中科院发布嫦娥五号月球科研样品首批系列成果
央广网北京10月20日消息（记者朱敏）月球上火山活动何时停止？曾经的岩浆活动如何维持？月幔到底有多“干”？这些是目前人类研究月球要解答的问题。北京时间19日下午，国际学术期刊《自然》同时在线发表了三篇来自中国科学院地质与地球物理研究所的研究成果。研究证明嫦娥五号月球样品为一类新的月海玄武岩，填补了美国和前苏联月球采样任务的“空白”。对着陆区岩浆年龄、源区性质给出全新的认识。
研究发现，就在20亿年前，月球还“活着”，喷发过滚烫的岩浆，比以往月球样品限定的岩浆活动停止时间延长了约8亿年。那么，究竟是什么使月球“活”到了至少20亿年前？嫦娥五号带回的月球样品还给我们带来哪些惊喜？
月球是地球唯一的天然卫星，是人类探索宇宙的第一个目标天体。月球正面大量分布的玄武岩表明其曾经经历过活跃的火山喷发时期。中国科学院院士、中科院地质与地球物理研究所研究员李献华表示，对月球玄武岩的研究可以揭示月球的化学组成和热动力演化历史。“玄武岩是月球深部的月幔的岩石部分熔融形成的，然后形成了岩浆，再喷出月表，形成了我们看到的玄武岩。火山活动在月球是非常重要的一件事情，它代表了我们月球内部有活力，代表了月球内部的能量和物质再循环的一个过程。所以研究火山岩可以揭示月球的化学组成和热动力的演化历史。”
此前，对来自美国、前苏联的月球样本和地球上月球陨石的研究已证实，月球岩浆活动至少持续到大约28至30亿年前，古老的岩浆喷发活动留下的黑色玄武岩形成了所见的“月海”。但是，对于月球岩浆活动停止的确切时间，科学界一直存在争议。月球形成于约45亿年前，中科院院士欧阳自远表示，人类目前对它的完整历史尚不清楚。“已有的研究，包括阿波罗、前苏联的露娜，所有的年龄活动是距今40亿年到30亿年，全了，这一段历史清清楚楚，但这两头是空白。应该说月球的历史当中存在这么两个问题：‘一老’，40亿年以前；‘一新’，30亿年以后，不清楚。我们能不能突破它？怎么才能突破？还原月球真实的演化历史，这是科学家的一个重要任务。”
2020年12月17日，嫦娥五号样品舱成功着陆在我国内蒙古四子王旗，带回了1731克月球样品。这是我国首次完成地外天体样品采集，也是时隔44年，人类再次从月球采回样品。嫦娥五号在月球上的着陆点位于风暴洋西北处吕姆克山附近，那里有着月球最年轻的月海玄武岩。李献华表示，在最新的研究中，科研人员对嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物进行分析，证实月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年。他说：“我们把这些样品放在一起来进行统计，得到一个非常精确的玄武岩的年龄是20.30±0.04亿年。这个年龄就是我们嫦娥五号样品玄武岩的一个喷发年龄，这个年龄比月球上最晚结束的岩浆活动、火山活动的时间晚了8到9亿年。”
那么，月球这8亿年的“寿命”是如何维持延续的？月球最晚期岩浆活动的成因一直是行星科学的未解之谜。目前，科学家认为存在两种可能的解释：其一是月球岩浆源区富含生热元素以提供热源，其二是该区域富含水以降低熔点。但科研人员对嫦娥五号月壤样品的研究结果却出乎意料：嫦娥五号样品是由于岩浆后期经过大量矿物结晶固化后，残余部分富集而来，排除了嫦娥五号着陆区岩石初始岩浆熔融热源来自放射性生热元素的主流假说。而且，他们还发现，嫦娥五号玄武岩的岩浆源区并不富含水，月幔非常“干”。
“随着时间的演化，看起来我们这个月幔源区的水至少是很低的，甚至有降低的趋势。为什么会这样？可能是多次的熔融，每次抽一点水，水越抽越干，这是我们的理解。”李献华说。
此次研究采用的超高空间分辨率的定年和同位素分析技术处于国际领先水平，为珍贵地外样品年代学等研究提供了新的技术方法。欧阳自远院士对此评价：“我们的团组得到样品以后是以小时为计的工作状态，用的仪器是世界上最好的测年的，而且团队的人员构成、素质都是我们中国最顶尖的，20.30亿年！我确信这个数据一定是最好的，它们精度比较高，样品量比较多，经得起各种质疑。”
这一系列成果对月球热演化历史研究提出了新的科学问题，月球冷却如此之慢的原因并不清楚，需要全新的理论框架和演化模型，对未来的月球探测和研究提出了新的方向。探索浩瀚宇宙是人类共同的梦想，中科院副院长周淇透露：“科学院在积极推动月球样本研究的国际合作。目前中法两国在空间领域基于长期的友好合作，中国科学院与法国科研中心在月球样本合作研究方面也达成初步共识。”
嫦娥五号月球样品让我们对月球距今更近的历史有了更加清晰的认识。然而，月球最初是怎样形成的还是一个谜团，需要更多不同区域的月球样品加以研究。针对我国探月工程未来的样品取回计划，国家天文台研究员李春来透露，最近的是嫦娥六号，已进入实施阶段。“嫦娥六号到底到哪儿去采样，我们还在论证和确认的过程中。发射时间和在哪个地方采样？能采到什么样？我们还在进一步确认。我们当然希望采到更多的或者更特殊的样品，也希望到月球的背面去采样，我们也正在往这个方向努力。具体的地点以及是不是这样，我们应该很快会有一个确定的结果。”
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