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嫦娥五號帶回近2公斤月球巖石 揭示月球進化歷史

時間 :2022-03-18 16:16:16   來源 : 人民郵電報

英國《自然》雜志網(wǎng)站3月16日刊文指出，2020年12月，中國的嫦娥五號返回器帶回了近2公斤月球樣品，這些月球巖石引爆了中國科學(xué)家的研究熱潮，他們正對其開展研究，以揭示月球的進化歷史。

引發(fā)研究熱潮

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所(IGG)研究員李獻華此前的主要研究方向是地球上的熔融巖石。但當(dāng)嫦娥五號將中國第一批月球巖石帶回地球后，李獻華轉(zhuǎn)而開始研究這些巖石。

李獻華是中國許多首次有機會研究月球巖石的科學(xué)家之一。這些巖石樣本是自40多年前美國國家航空航天局的阿波羅任務(wù)和蘇聯(lián)的探月任務(wù)以來人類首次帶回的月球樣品。

目前中國很多科學(xué)家正對嫦娥五號樣品開展研究，以了解月球的演化歷程。初期研究結(jié)果令科學(xué)家們興奮不已。在過去6個月里，他們已經(jīng)發(fā)表了6篇關(guān)于嫦娥五號樣品的論文。上周，在美國德克薩斯州休斯頓舉行的月球和行星科學(xué)大會上，其中有一個關(guān)于中國探月任務(wù)的論壇，科學(xué)家們提交了大約十幾項研究成果。

美國圣母大學(xué)土木工程和地質(zhì)科學(xué)教授克利夫·尼爾曾與中國科學(xué)家一起研究嫦娥五號的樣品，他說：“有很多年輕的中國研究人員參與進來，這些月球巖石令人興奮，因為它們是科學(xué)家們研究月球巖漿活動不同時期的一個窗口。”

最年輕的月球巖石

嫦娥五號任務(wù)從月球北部風(fēng)暴洋東北角的玄武巖區(qū)域采集了這批約1731克月球樣品。之所以選擇這個地點，部分是因為它可能包含有比蘇聯(lián)的月球任務(wù)和阿波羅任務(wù)探訪的地區(qū)更年輕的火山物質(zhì)?？茖W(xué)家們希望，更年輕的地點能讓他們了解月球開始冷卻但仍有火山活動時的“模樣”。

中國科學(xué)院發(fā)布的嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果證明，嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武巖，填補了美國和蘇聯(lián)月球采樣任務(wù)的“空白”。研究表明，月球直到20億年前仍存在巖漿活動，晚期巖漿活動的月幔源區(qū)并不富含放射性生熱元素，而且非常“干”。多項突破性進展給出了對月球演化的全新認識，對未來的月球探測和研究提出了新的方向，得到國際專家高度評價。

去年7月，中國國家航天局向中國多名科學(xué)家分發(fā)了首批樣品。他們從85項申請中選出31項科學(xué)項目，分發(fā)了約17.5克細粒粉末和固體巖石。接下來，又有幾輪申請希望研究月球樣本。

第一批研究團隊確定了月球巖石的年代。去年10月7日，一個研究小組報告稱，這批玄武巖的年齡為19.6億年(誤差不超過5700萬年)。不到兩周，包括李獻華在內(nèi)的另一個研究小組證實了這個日期，估計這批玄武巖的年齡為20億年(誤差不超過400萬年)。

這些研究結(jié)果證實，月球那時仍處于火山活動狀態(tài)，比阿波羅任務(wù)取回的巖石顯示的火山活動峰值晚了近10億年。

月球火山活動令人困惑

是什么造成了這些火山活動呢?

一種基于衛(wèi)星觀測的理論認為，在月幔中發(fā)現(xiàn)的能生熱放射性元素，如鉀和釷，可能是引發(fā)火山活動的推手。但當(dāng)IGG的另一個團隊檢查月球玄武巖時，他們否認了這一點。

科學(xué)家們給出的另一種解釋是：月幔內(nèi)含有足夠的水，可以降低物質(zhì)熔化的溫度，使巖漿更容易噴發(fā)。但IGG的行星科學(xué)家林楊挺及其同事發(fā)現(xiàn)，這些月球巖石可能來自相對干燥的地方。

月球火山活動的熱源問題也讓科學(xué)家們困惑不已。對此林楊挺說：“我還沒有找到答案”。

中國科學(xué)院南京紫金山天文臺研究員徐偉彪說：“這是一個非常大的科學(xué)問題，要弄清楚這一點，我們需要進一步了解月球的演化歷史”。徐偉彪收到了兩小塊月球樣品，目前正試圖弄清楚這個問題。

北京大學(xué)地球化學(xué)家唐銘說：“我們正在探索所有的可能性”。唐銘也收到了兩塊微小的玄武巖顆粒，并將對它們進行分析，以更好地了解產(chǎn)生它們的壓力和溫度。唐銘之前研究過地球上火山的巖漿，他說：“月球樣品對我和其他許多有興趣拓展自己研究領(lǐng)域的中國科學(xué)家來說是一個很好的機會”。

目前，關(guān)于月球火山熱源的理論比比皆是。但徐偉彪表示，將有很多團體試圖解開這個謎團，并獲得更多有關(guān)月球的信息。自從嫦娥五號樣本到達地球后，他看到許多研究人員加入了這一領(lǐng)域。今年，他的實驗室收到了很多希望加入他們研究課題的申請，超出了他們的預(yù)期，“以前從未出現(xiàn)過這種情況”。

林楊挺希望更多研究人員參與進來。未來十年內(nèi)，中國計劃開展一次月球南極樣本返回任務(wù)以及另一次火星樣本返回任務(wù)。

“二三十年前，這只是一個夢想，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了”李獻華表示。(劉霞)

標簽： 嫦娥五號 月球巖石 月球進化歷史 地球化學(xué)

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