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嫦娥五号月壤样品首篇研究成果发布,月球“年轻”10亿岁

2021-10-12 08:09

  现代快报讯(记者 阿里亚)最金贵的“土”!去年12月,嫦娥五号带着1731克月球土壤返回地球。自那时起,人们就盼望着早日看到相关的科学成果。

  近日,对嫦娥五号月球样品的首篇研究成果发表在国际知名学术期刊《科学》上。

  △论文截图

  现代快报记者了解到,该研究证明了在19.6亿年前,月球上仍存在火山活动。这个数字使得月球的地质活跃期延长了约10亿年,为完善月球演化历史提供了关键科学证据。

  从拿上样品到发表文章,仅用不到3个月

  你还记得嫦娥五号的登月之旅吗?2020年11月24日凌晨4点30分,在众人的瞩目和欢呼中,嫦娥五号探测器发射升空。23天后,它顺利完成此次神奇之旅,并带回了1731克的月球土壤样品。

  今年7月12日,第一批月球科研样品共计31份向13家科研机构发放。之后,科学家们一直在对样品进行科学研究。近日,中国地质科学院地质研究所宣布,在嫦娥五号月球样品研究方面取得重大进展,其研究成果发表在《科学》上。

  该研究由中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心研究员刘敦一和高级访问学者澳大利亚科廷大学教授Alexander Nemchin领衔的国际研究团队完成,论文标题为《嫦娥五号年轻玄武岩的年代与成分》。

  “这些样品采回来不容易,所以我们一定要尽快地把它做出来。”今年7月12日上午,刘敦一与合作者在拿到样品后,当天下午就开始马不停蹄地“投入战斗”。8月7日,文章就投到了《科学》杂志,使得此次从拿到样品到文章发表仅用了不到三个月时间。

  刷新认知,月球死亡时间延长了10亿年

  每到夜晚,月亮总是会按时来陪伴人类。天天望着月亮,可能很多人觉得自己已经充分认识这颗星球,实际上还有很多未解的谜团等待科学家去探索。

  45亿年前,太阳系。一颗火星大小的行星撞上了地球,碎片四溅,弥漫在地球的周围,聚集出一个新的星球——月球。这是科学家对月球形成过程的一种猜测。那么,月球上的火山是什么时候“死”的呢?

  中科院紫金山天文台研究员吴昀昭研究月球已经13年,他告诉现代快报记者,此前对美国、苏联获取月球样品的研究表明,月球上的火山活动约在 30 亿年前就结束。

  会不会有比这更早的时间呢?嫦娥五号带回的样品给出了新答案:在19.6亿年前,月球上仍存在火山活动。

  “嫦娥五号的采样位置是经过专门精挑细选的,因为此前人类探测器从未到达这里。”吴昀昭说,迄今为止,人类没有对年轻的月球样品进行过采样。而这次嫦娥五号采样位置设计在了月表最年轻的月海玄武岩区域,全世界科学家都满怀希望,盼望着从嫦娥五号样品研究中获得更年轻的火山事件结果,以完善月球的演化历史。

  △此次研究中所使用的的嫦娥五号采集的月球相关样品

  刘敦一团队为自然资源部唯一一家获得样品的科研团队,获得的月球样品包括原始月壤样品2克,月球玄武岩、角砾岩薄片1片。其包含的各类岩屑、玻璃、单矿物等组分记录着丰富的月球演化信息。该团队对月球玄武岩进行了密集、高强度的元素和同位素分析,并在此基础上开展了系统的年代测定,最终带来这个新数字。

  根据撞击坑估计年龄,未来还将进一步精确

  现代快报记者了解到,这项研究取得的另一个重要成果是,修正了遥感定年法——遥感陨石坑直径频率分布定年法。

  月球几乎和地球一样老,我们眼里的月球,总是洁白无瑕。但是当看到月球的照片时,很多人会惊讶于它上面那密密麻麻的撞击坑。实际上,地球在超过46亿年的地质时期内,也遭受了许多外来客的撞击。但是,由于地球拥有厚厚的大气层,所以许多小的流星体,在没有接触到地球表面之前已经和大气层摩擦燃烧完了。

  与地球不同,月球上撞击坑的侵蚀或造山过程还未被抹去。对于科学家们来说,这些大大小小的撞击坑是用来衡量时间的参照物。常用的思路是通过数这些撞击坑的数量以及大小,估计其表面不同区域的年龄。

  “小坑越多,说明撞击坑越古老,但遥感定年法需要样品同位素数据进行标定。因此,嫦娥五号玄武岩样品的同位素地质年代可以修正遥感定年法。”据刘敦一介绍,由于过去对月球岩浆演化后期的定年缺少同位素地质定年法的支撑,遥感定年法认为月球岩浆活动终止时间应在30亿年到12亿年之间。“我们这次研究成果发表后,就修订了这个区间。如果未来有更多的发现,还会进一步精确。”

  美国圣路易斯华盛顿大学的布拉德·乔利夫教授是这支联合团队中的另一位论文作者,现在他期待在下一次月球取样任务中登陆月球背面的南极-艾特肯盆地。这个巨大的撞击坑直径约为2500千米,深达8000米。“它将告诉我们月球上最古老的撞击盆地的形成年代,而这一次它校正的时间段将截然不同,范围在45亿年前至40亿年前之间。我们不清楚那时不断撞击月球的巨大物体是什么,南极-艾特肯盆地的样本有望给出答案。”(图片来源:中国地质科学院地质研究所)

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