月球雖然是地球的近鄰，但人類對其了解仍然相當有限。月球上火山活動何時停止？曾經的岩漿活動如何維持？月幔到底有多“幹”？近日，基于嫦娥五号首批月球樣品的系列科研成果出爐，為上述問題找到了令人信服的科學答案。

10月19日，中國科學院地質與地球物理研究所（以下簡稱地質地球所）和國家天文台主導，聯合多家研究機構發表三篇《自然》論文和一篇《國家科學評論》論文，報道了月球相關研究的最新突破性進展。

嫦娥五号月壤樣品。中國科學院科學傳播局科技攝影聯盟供圖

月球更“長壽”了 ！

對于人類來說，月球的“真實年齡”一直是個秘密。

中國科學院院士、中國探月工程首任首席科學家歐陽自遠告訴記者，火山活動是一顆星球生命力的象征。火山活動的停止，意味着這顆星球進入到沉寂狀态，失去活力，相當于已經“死去”了。

那麼，月球的火山活動究竟是在何時停止的？此前，人類通過對來自美國、前蘇聯的月球樣本和地球上月球隕石的研究證實，月球岩漿活動至少持續到大約28至30億年前，古老的岩漿噴發活動留下的黑色玄武岩形成了所見的“月海”。

在此次發表的研究中，科研人員利用超高空間分辨率鈾-鉛定年技術，對嫦娥五号月球樣品玄武岩岩屑中50餘顆富鈾礦物進行分析，确定玄武岩形成年齡為20.30±0.04億年，證實月球最“年輕”玄武岩年齡為20億年。

該研究證明，月球直到20億年前仍存在岩漿活動，比以往月球樣品限定的岩漿活動停止時間延長了約8億年。也就是說，和人類原先的認知相比，月球變“長壽” 了8億歲。

2020年12月17日淩晨，“嫦娥五号”返回器攜帶月球樣品返回地球。國家航天局供圖

月幔其實非常“幹”

對于另一個重要謎團，此次研究取得了意料之外的結果，對未來的月球探測和研究提出了新的科學問題和新的研究方向。

科研人員介紹，對于月球最晚期岩漿活動的成因這一未解之謎，目前科學界存在兩種可能的解釋：岩漿中富含放射性元素以提供熱源，或富含水以降低熔點。

對于第一種猜想，此次研究基于地質地球所研發的超高空間分辨率同位素分析技術發現，嫦娥五号玄武岩初始熔融時并沒有卷入富集鉀、稀土元素、磷的“克裡普物質”（這幾種元素在地球化學上被稱為“不相容元素”，意為不容易進入到固體中的元素），嫦娥五号樣品富集克裡普物質的特征，是由于岩漿後期經過大量礦物結晶固化後，殘餘部分富集而來。

這一結果排除了嫦娥五号玄武岩源區富含放射性生熱元素的主流假說，揭示了月球晚期岩漿活動過程。

對于另外一種猜想，也就是岩漿源區是否富含水，科研團隊利用地質地球所納米離子探針研發的分析技術，測定了嫦娥五号玄武岩中的水含量和氫同位素組成，獲得月幔源區的水含量僅為1-5微克/克。

這一結果說明，月幔非常的“幹”。因此，這一發現也排除了月幔初始熔融時因水含量高而具有低熔點，導緻該區域岩漿活動持續時間異常延長的猜想。

排除了上述兩種主流的猜想後，月球最晚期的岩漿活動成因這一科學問題變得更加撲朔迷離，需要全新的理論框架和演化模型。

嫦娥五号模拟圖。航天科技集團五院供圖

刷新人類對月球的認知

這是首批由我國科學家主導獨立完成的嫦娥五号月球科研樣品研究成果，充分彰顯出中國科學家的科研水平和創新能力。

這些成果得到國際專家的高度評價，美國新墨西哥大學月球與行星科學研究所的查爾斯·席勒高級研究員、卡内基研究所理查德·加爾森研究員等認為該系列成果“提供了迄今為止月球上确定的最年輕的玄武岩的證據”“改變了我們對月球的熱曆史和岩漿曆史的認識”“對我們認識月球起源和演化具有重要的意義”。

2021年7月12日，嫦娥五号任務第一批月球科研樣品正式發放，國内共有13家科研機構獲得約17476.4毫克樣品。為讓月球樣品的科研價值最大化，中國科學院在拿到樣品之前就組織全院月球和行星科學領域的科研人員，開展多學科交叉的優勢隊伍協同攻關，于2021年5月正式設立重點部署項目“嫦娥五号任務月球科研樣品綜合研究”。此次發表的4篇文章，是該項目取得的首批研究成果。

中國科學院表示，未來将繼續加強與國際科技界在月球樣品研究方面的交流與合作。目前，中國科學院和法國空間研究中心以及法國科研中心在月球樣品合作研究方面已經初步達成共識，雙方将以人員交流和共同研究項目的形式開展互補合作。

來源： 人民網

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