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中科院發布嫦娥五號月球樣品研究成果 揭示20億年前月球演化奧秘

業界 | 2021-10-19 23:16:49
時間:2021-10-19 23:16:49   /   來源: 中國新聞網      /   點擊數:()

中新網北京10月19日電 (記者 郭超凱)中國科學院19日發布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。研究發現,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,比以往月球樣品限定的巖漿活動停止時間延長約8億年。

月球上火山活動何時停止?曾經的巖漿活動如何維持?月幔到底有多“干”?嫦娥五號月球樣品具有怎樣的特征?能否解答上述問題?中國科學院地質與地球物理研究所(以下簡稱地質地球所)和國家天文臺主導,聯合多家研究機構通過三篇《自然》論文和一篇《國家科學評論》論文,報道了圍繞這些重要科學問題取得的突破性進展。研究證明嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武巖,對著陸區巖漿年齡、源區性質給出全新的認識,月球最“年輕”玄武巖年齡為20億年,其晚期巖漿活動的月幔源區并不富含放射性元素,并且幾乎沒有水。

對來自美國、蘇聯的月球樣本和地球上月球隕石的研究已證實,月球的“生命”特征之一——巖漿活動至少持續到大約28至30億年前,古老的巖漿噴發活動留下的黑色玄武巖形成了所見的“月海”。但是,對于月球巖漿活動停止的確切時間,科學界一直存在爭議。

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,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,比以往月球樣品限定的巖漿活動停止時間延長了約8億年。

科研人員介紹,科學家曾以一種統計區域撞擊坑的大小和數量的方法,推斷嫦娥五號著陸區是月球最年輕玄武巖單元之一,這一區域的年齡為10至30億年,這種方法存在著極大不確定性。此次嫦娥五號玄武巖的精確年代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。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。

同時,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。最新研究基于地質地球所研發的超高空間分辨率同位素分析技術,取得了意料之外的結果: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),嫦娥五號樣品具有類似克里普物質的元素特征,但同位素結果顯示這種特征不是來自于月幔源區,而是巖漿經過大量礦物結晶形成的。這一結果排除了嫦娥五號玄武巖源區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過程。

對于巖漿源區是否富含水,科研團隊利用地質地球所納米離子探針研發的分析技術,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1-5微克/克,也就是說月幔非常的“干”??蒲腥藛T指出,這一發現也排除了月幔富含水從而具有低熔點的,導致該區域長期巖漿活動的猜想。

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家主導獨立完成的嫦娥五號月球科研樣品研究成果,充分彰顯出中國科學家的科研水平和創新能力。這些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高級研究員查爾斯·席勒、卡內基研究所研究員理查德·加爾森等認為該系列成果“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”。

標簽:Lucid

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