中國科學(xué)院19日發(fā)布嫦娥五號(hào)月球科研樣品最新研究成果。研究發(fā)現(xiàn)，月球最“年輕”玄武巖年齡為20億年，月球直到20億年前仍存在巖漿活動(dòng)，比以往月球樣品限定的巖漿活動(dòng)停止時(shí)間延長約8億年。
月球上火山活動(dòng)何時(shí)停止？曾經(jīng)的巖漿活動(dòng)如何維持？月幔到底有多“干”？嫦娥五號(hào)月球樣品具有怎樣的特征？能否解答上述問題？中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所(以下簡稱地質(zhì)地球所)和國家天文臺(tái)主導(dǎo)，聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)通過三篇《自然》論文和一篇《國家科學(xué)評(píng)論》論文，報(bào)道了圍繞這些重要科學(xué)問題取得的突破性進(jìn)展。研究證明嫦娥五號(hào)月球樣品為一類新的月海玄武巖，對著陸區(qū)巖漿年齡、源區(qū)性質(zhì)給出全新的認(rèn)識(shí)，月球最“年輕”玄武巖年齡為20億年，其晚期巖漿活動(dòng)的月幔源區(qū)并不富含放射性元素，并且?guī)缀鯖]有水。
對來自美國、蘇聯(lián)的月球樣本和地球上月球隕石的研究已證實(shí)，月球的“生命”特征之一——巖漿活動(dòng)至少持續(xù)到大約28至30億年前，古老的巖漿噴發(fā)活動(dòng)留下的黑色玄武巖形成了所見的“月海”。但是，對于月球巖漿活動(dòng)停止的確切時(shí)間，科學(xué)界一直存在爭議。
在最新的研究中，科研人員利用超高空間分辨率鈾-鉛(U-Pb)定年技術(shù)，對嫦娥五號(hào)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(jìn)行分析，確定玄武巖形成年齡為20.30±0.04億年，證實(shí)月球最“年輕”玄武巖年齡為20億年。也就是說，月球直到20億年前仍存在巖漿活動(dòng)，比以往月球樣品限定的巖漿活動(dòng)停止時(shí)間延長了約8億年。
科研人員介紹，科學(xué)家曾以一種統(tǒng)計(jì)區(qū)域撞擊坑的大小和數(shù)量的方法，推斷嫦娥五號(hào)著陸區(qū)是月球最年輕玄武巖單元之一，這一區(qū)域的年齡為10至30億年，這種方法存在著極大不確定性。此次嫦娥五號(hào)玄武巖的精確年代數(shù)據(jù)為撞擊坑統(tǒng)計(jì)定年曲線提供了關(guān)鍵錨點(diǎn)，將大幅提高內(nèi)太陽系星體表面的撞擊坑統(tǒng)計(jì)定年精度。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(shù)處于國際領(lǐng)先水平，為珍貴地外樣品年代學(xué)等研究提供了新的技術(shù)方法。
同時(shí)，月球最晚期巖漿活動(dòng)的成因一直是未解之謎，目前科學(xué)界存在兩種可能的解釋：巖漿中富含放射性元素以提供熱源，或富含水以降低熔點(diǎn)。最新研究基于地質(zhì)地球所研發(fā)的超高空間分辨率同位素分析技術(shù)，取得了意料之外的結(jié)果：嫦娥五號(hào)玄武巖初始熔融時(shí)并沒有卷入富集鉀、稀土元素、磷的“克里普物質(zhì)”(這幾種元素在地球化學(xué)上被稱為“不相容元素”，意為不容易進(jìn)入到固體中的元素)，嫦娥五號(hào)樣品具有類似克里普物質(zhì)的元素特征，但同位素結(jié)果顯示這種特征不是來自于月幔源區(qū)，而是巖漿經(jīng)過大量礦物結(jié)晶形成的。這一結(jié)果排除了嫦娥五號(hào)玄武巖源區(qū)富含放射性生熱元素的主流假說，揭示了月球晚期巖漿活動(dòng)過程。
對于巖漿源區(qū)是否富含水，科研團(tuán)隊(duì)利用地質(zhì)地球所納米離子探針研發(fā)的分析技術(shù)，測定了嫦娥五號(hào)玄武巖中的水含量和氫同位素組成，獲得月幔源區(qū)的水含量僅為1-5微克/克，也就是說月幔非常的“干”?？蒲腥藛T指出，這一發(fā)現(xiàn)也排除了月幔富含水從而具有低熔點(diǎn)的，導(dǎo)致該區(qū)域長期巖漿活動(dòng)的猜想。
該系列成果對月球熱演化歷史研究提出了新的科學(xué)問題，月球冷卻如此之慢的原因并不清楚，需要全新的理論框架和演化模型，對未來的月球探測和研究提出了新的方向。
這是首批由中國科學(xué)家主導(dǎo)獨(dú)立完成的嫦娥五號(hào)月球科研樣品研究成果，充分彰顯出中國科學(xué)家的科研水平和創(chuàng)新能力。這些成果得到國際專家的高度評(píng)價(jià)，美國新墨西哥大學(xué)月球與行星科學(xué)研究所高級(jí)研究員查爾斯·席勒、卡內(nèi)基研究所研究員理查德·加爾森等認(rèn)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(jù)”、“改變了我們對月球的熱歷史和巖漿歷史的認(rèn)識(shí)”、“對我們認(rèn)識(shí)月球起源和演化具有重要的意義”。 (記者 郭超凱)
來源：中國新聞網(wǎng)
