據(jù)新華社電 月球直到20億年前仍存在巖漿活動(dòng)，晚期巖漿活動(dòng)的月幔源區(qū)并不富含放射性生熱元素，而且非常“干”……中國科學(xué)院10月19日發(fā)布嫦娥五號(hào)月球科研樣品最新研究成果，多項(xiàng)突破性進(jìn)展給出了對(duì)月球演化的全新認(rèn)識(shí)。
月海玄武巖漿的持續(xù)時(shí)間和地球化學(xué)特征是理解月球熱—化學(xué)演化的“鑰匙”。此前的研究已證實(shí)，月球巖漿活動(dòng)至少持續(xù)到大約28億至30億年前。但對(duì)于月球巖漿活動(dòng)停止的確切時(shí)間，科學(xué)界一直存在爭議。
研究發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號(hào)月球樣品為一類新的月海玄武巖，不同于美國和蘇聯(lián)采樣任務(wù)返回的月球樣品?？蒲腥藛T對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物進(jìn)行分析，確定玄武巖形成年齡為20.30±0.04億年，表明月球直到20億年前仍存在巖漿活動(dòng)，比以往月球樣品限定的巖漿活動(dòng)延長了約8億年。
月球最晚期巖漿活動(dòng)的成因一直是未解之謎，目前科學(xué)界存在兩種可能的解釋：月幔源區(qū)富含放射性元素以提供熱源，或月幔富含水以降低其熔點(diǎn)。
最新研究發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖的月幔源區(qū)并不富集“克里普物質(zhì)”。由于“克里普物質(zhì)”富含放射性生熱元素，這一結(jié)果證明月幔放射性生熱元素并不是形成嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖的主要原因。
對(duì)于巖漿源區(qū)是否富含水，科研團(tuán)隊(duì)測(cè)定了嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖中的水含量和氫同位素組成，發(fā)現(xiàn)月幔源區(qū)的水含量僅為1至5微克/克，也就是說月幔非?！案伞?。這一發(fā)現(xiàn)也排除了月幔富水而具有低熔點(diǎn)，導(dǎo)致該區(qū)域巖漿活動(dòng)持續(xù)時(shí)間異常延長的猜想。
“該系列成果對(duì)月球熱演化歷史研究提出了新的科學(xué)問題，月球冷卻如此之慢的原因并不清楚，需要全新的理論框架和演化模型，對(duì)未來的月球探測(cè)和研究提出了新的方向?！敝袊茖W(xué)院院士、中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究員李獻(xiàn)華說。
該系列研究由中科院地質(zhì)與地球物理研究所和國家天文臺(tái)主導(dǎo)，聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)共同開展，相關(guān)成果形成4篇論文，在《國家科學(xué)評(píng)論》發(fā)表1篇，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表3篇。
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19日，中國科學(xué)院發(fā)布嫦娥五號(hào)月球科研樣品最新研究成果，多項(xiàng)突破性進(jìn)展給出了對(duì)月球演化的全新認(rèn)識(shí)。
月球20億年前仍存在巖漿活動(dòng)
巖漿活動(dòng)是月球的“生命”特征之一，月球古老的巖漿噴發(fā)活動(dòng)留下的黑色玄武巖形成了人們所見的月海，月海玄武巖漿的持續(xù)時(shí)間和地球化學(xué)特征是理解月球熱—化學(xué)演化的“鑰匙”。
對(duì)來自美國、蘇聯(lián)的月球樣品和地球上月球隕石的研究已證實(shí)，月球巖漿活動(dòng)至少持續(xù)到大約28億至30億年前，但對(duì)于月球巖漿活動(dòng)停止的確切時(shí)間，科學(xué)界一直存在爭議。
嫦娥五號(hào)在月球上的著陸點(diǎn)位于風(fēng)暴洋西北處呂姆克山附近，遠(yuǎn)離“阿波羅”和“月球號(hào)”采樣點(diǎn)。研究證明，嫦娥五號(hào)月球樣品為一類新的月海玄武巖，填補(bǔ)了美國和蘇聯(lián)月球采樣任務(wù)的“空白”。
在最新的研究中，科研人員利用超高空間分辨率鈾—鉛（U—Pb）定年技術(shù)，對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物（斜鋯石、鈣鈦鋯石、靜海石）進(jìn)行分析，確定玄武巖形成年齡為20.30±0.04億年，表明月球直到20億年前仍存在巖漿活動(dòng)，比以往月球樣品限定的巖漿活動(dòng)延長了約8億年。
科研人員介紹，科學(xué)家曾以一種統(tǒng)計(jì)區(qū)域撞擊坑的大小和數(shù)量的方法，推斷嫦娥五號(hào)著陸區(qū)是月球最年輕玄武巖單元之一，這一區(qū)域的年齡為10億至30億年，這種方法存在著極大不確定性。此次嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖的精確年代學(xué)數(shù)據(jù)為撞擊坑統(tǒng)計(jì)定年曲線提供了關(guān)鍵錨點(diǎn)，將大幅提高內(nèi)太陽系星體表面的撞擊坑統(tǒng)計(jì)定年精度。
刷新對(duì)月球晚期巖漿活動(dòng)成因的認(rèn)知
月球最晚期巖漿活動(dòng)的成因一直是未解之謎，目前科學(xué)界存在兩種可能的解釋：月幔源區(qū)中富含放射性元素以提供熱源，或富含水以降低熔點(diǎn)。對(duì)此，最新研究給出了全新認(rèn)知。
研究表明，嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖初始熔融時(shí)并沒有卷入富集鉀、稀土元素、磷的“克里普物質(zhì)”，嫦娥五號(hào)月球樣品富集“克里普物質(zhì)”的特征，是由于巖漿后期經(jīng)過大量礦物結(jié)晶固化后，殘余部分富集而來。這一結(jié)果排除了嫦娥五號(hào)著陸區(qū)巖石的初始巖漿熔融熱源來自放射性生熱元素的主流假說，揭示了月球晚期巖漿活動(dòng)過程。
同時(shí)，研究發(fā)現(xiàn)，月幔源區(qū)的水含量僅為1至5微克/克，也就是說月幔非常“干”。這一發(fā)現(xiàn)也排除了月幔初始熔融時(shí)因水含量高而具有低熔點(diǎn)，導(dǎo)致該區(qū)域巖漿活動(dòng)持續(xù)時(shí)間異常延長的猜想。
“月球冷卻如此之慢的原因并不清楚，需要全新的理論框架和演化模型，對(duì)未來的月球探測(cè)和研究提出了新的方向?！敝锌圃旱刭|(zhì)與地球物理研究所研究員李獻(xiàn)華院士說。
多位國際專家表示，該系列成果“提供了迄今為止月球上確定的最年輕的玄武巖的證據(jù)”“改變了我們對(duì)月球熱歷史和巖漿歷史的認(rèn)識(shí)”“對(duì)我們認(rèn)識(shí)月球起源和演化具有重要意義”。
自主研發(fā)的分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)國際領(lǐng)先
該系列研究由中科院地質(zhì)與地球物理研究所和國家天文臺(tái)主導(dǎo)，聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)共同開展，相關(guān)成果形成4篇論文，在《國家科學(xué)評(píng)論》發(fā)表1篇，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表3篇。
研究團(tuán)隊(duì)分別針對(duì)年齡、源區(qū)性質(zhì)和水含量三個(gè)科學(xué)問題設(shè)計(jì)了新途徑。研究過程中，中科院地質(zhì)與地球物理研究所研發(fā)的多項(xiàng)分析技術(shù)，為相關(guān)工作的順利開展提供了保障。
如，基于超高空間分辨率鈾—鉛（U—Pb）定年技術(shù)，對(duì)玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物進(jìn)行分析；基于超高空間分辨率同位素分析技術(shù)，證明了玄武巖形成時(shí)未卷入“克里普物質(zhì)”；基于納米離子探針分析技術(shù)，測(cè)定了樣品中巖漿包裹體和磷灰石的水含量和氫同位素組成。
科研人員介紹，此次研究采用的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，為珍貴地外樣品年代學(xué)等研究提供了新的技術(shù)方法。
2021年7月12日，嫦娥五號(hào)任務(wù)第一批月球科研樣品正式發(fā)放，國內(nèi)13家科研機(jī)構(gòu)共獲得約17.4764克樣品。中科院于2021年5月正式設(shè)立重點(diǎn)部署項(xiàng)目“嫦娥五號(hào)任務(wù)月球科研樣品綜合研究”，以月球科研樣品的基礎(chǔ)物理特性、物質(zhì)成分為研究對(duì)象，解構(gòu)嫦娥五號(hào)月球科研樣品的特性信息。此次發(fā)表的4篇文章，是該項(xiàng)目取得的首批研究成果。
據(jù)新華社
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