中科院發布嫦娥五號月球樣品最新研究成果，刷新了人類認知

月球比我們已知的多“活”了8億年

■本報記者 黃海華

作為月球生命特征之一的巖漿活動，究竟何時“靜默”的？科學家通過對來自美國、蘇聯的月球樣本和地球上月球隕石的研究證實，巖漿活動至少持續到大約28億至30億年前，古老的巖漿噴發活動留下的黑色玄武巖形成月海，但對于月球巖漿活動停止的確切時間，科學界一直存在爭議。

昨天，中國科學院發布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。中科院地質與地球物理研究所和國家天文臺主導，聯合多家研究機構證明，嫦娥五號月球樣品是目前月球最“年輕”的玄武巖，直到20億年前仍存在巖漿活動，其晚期巖漿活動的源區并不富集放射性元素，且月幔源區幾乎沒有水。

這些突破性研究成果以三篇《自然》論文和一篇《國家科學評論》論文形式發表。

“最年輕”的月球玄武巖

去年12月17日，嫦娥五號樣品艙帶回了1731克月球樣品，這是我國首次完成地外天體樣品采集，也是人類時隔44年再次帶回新的月球樣品。

迄今為止，關于月球在30億年前到10億年前之間到底有沒有巖漿活動，火山噴發的數據記錄是一片空白。月球作為地球的衛星，因為其表面積和體積比大，散熱快，一直以來被普遍認為其巖漿活動在29億至28億年前已經停止。

在此次研究中，科研人員利用超高空間分辨率鈾—鉛定年技術，對嫦娥五號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）進行分析，確定玄武巖形成年齡為20.30±0.04億年，證實月球“最年輕”玄武巖的年齡為20億年。也就是說，月球直到20億年前仍存在巖漿活動，這比之前對月球樣本進行放射性同位素測年顯示的巖漿活動停止時間延長了約8億年。

中科院院士李獻華介紹，撞擊坑計數定年法是另一種計算行星表面年齡的方法。相對而言，坑越少越年輕，坑越多越年老。但由于缺少返回樣品用于校準，這種方法存在著極大不確定性。之前，科學家根據這一方法，推斷嫦娥五號著陸區是月球最年輕的玄武巖單元之一，年齡為10億至30億年。此次，嫦娥五號玄武巖的精確年代學數據為撞擊坑統計定年曲線提供了關鍵錨點，將大幅提高內太陽系星體表面的撞擊坑統計定年精度。

究竟哪種假說更有可能

月球最晚期巖漿活動的成因一直是未解之謎，目前科學界存在兩大主流假說：源區中富含放射性元素以提供熱源，或富含水以降低熔點。

究竟哪一種假說更有可能？此次最新研究取得了意料之外的結果。基于中科院地質地球所研發的超高空間分辨率同位素分析技術，研究人員發現，嫦娥五號玄武巖初始熔融時并沒有卷入富集鉀、稀土元素、磷的“克里普物質”（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）；嫦娥五號樣品富集“克里普物質”的特征，是由于巖漿后期經過大量礦物結晶固化后，殘余部分富集而來。這一結果排除了熱源來自源區富集放射性生熱元素的主流假說，揭示了月球晚期巖漿活動過程。

那么，巖漿源區是否富含水呢？“這里提到的水，并不是我們日常生活中的液態水，而是作為月球礦物里的結構水存在。”李獻華說。科研團隊利用中科院地質地球所研發的納米離子探針分析技術，測定了嫦娥五號玄武巖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至5微克/克，“也就是說月幔非常的‘干’，可能是長期、多期次的巖漿活動造成強烈脫水的結果”。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，導致該區域巖漿活動持續時間異常延長的猜想。

月球冷卻如此之慢的原因還不清楚，需要全新的理論框架和演化模型。該系列成果對月球熱演化歷史研究提出了新的科學問題，對未來的月球探測和研究提出了新的方向。

這是首批由我國科學家主導獨立完成的嫦娥五號月球科研樣品研究成果，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、卡內基研究所理查德·加爾森研究員等認為，該系列成果“提供了迄今為止月球上確定的最年輕的玄武巖的證據”“改變了我們對月球的熱歷史和巖漿歷史的認識”“對我們認識月球起源和演化具有重要的意義”。

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，處于國際領先水平，為珍貴地外樣品年代學等研究提供了新的技術方法。（來源：解放日報）

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