中科院发布嫦娥五号月球样品研究成果 揭示20亿年前月球演化奥秘

发表时间: 2021-10-20 04:36:44 近日浏览量: 22162
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  中新网北京10月19日电 (记者 郭超凯)中国科学院19日发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果。研究发现,月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年,月球直到20亿年前仍存在岩浆活动,比以往月球样品限定的岩浆活动停止时间延长约8亿年。

  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”?嫦娥五号月球样品具有怎样的特征?能否解答上述问题?中国科学院地质与地球物理研究所(以下简称地质地球所)和国家天文台主导,联合多家研究机构通过三篇《自然》论文和一篇《国家科学评论》论文,报道了围绕这些重要科学问题取得的突破性进展。研究证明嫦娥五号月球样品为一类新的月海玄武岩,对着陆区岩浆年龄、源区性质给出全新的认识,月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年,其晚期岩浆活动的月幔源区并不富含放射性元素,并且几乎没有水。

  对来自美国、苏联的月球样本和地球上月球陨石的研究已证实,月球的“生命”特征之一——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。

  在最新的研究中,科研人员利用超高空间分辨率铀-铅(U-Pb)定年技术,对嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物(斜锆石、钙钛锆石、静海石)进行分析,确定玄武岩形成年龄为20.30±0.04亿年,证实月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年。也就是说,月球直到20亿年前仍存在岩浆活动,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。

  科研人员介绍,科学家曾以一种统计区域撞击坑的大小和数量的方法,推断嫦娥五号着陆区是月球最年轻玄武岩单元之一,这一区域的年龄为10至30亿年,这种方法存在着极大不确定性。此次嫦娥五号玄武岩的精确年代数据为撞击坑统计定年曲线提供了关键锚点,将大幅提高内太阳系星体表面的撞击坑统计定年精度。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。

  同时,月球最晚期岩浆活动的成因一直是未解之谜,目前科学界存在两种可能的解释:岩浆中富含放射性元素以提供热源,或富含水以降低熔点。最新研究基于地质地球所研发的超高空间分辨率同位素分析技术,取得了意料之外的结果:嫦娥五号玄武岩初始熔融时并没有卷入富集钾、稀土元素、磷的“克里普物质”(这几种元素在地球化学上被称为“不相容元素”,意为不容易进入到固体中的元素),嫦娥五号样品具有类似克里普物质的元素特征,但同位素结果显示这种特征不是来自于月幔源区,而是岩浆经过大量矿物结晶形成的。这一结果排除了嫦娥五号玄武岩源区富含放射性生热元素的主流假说,揭示了月球晚期岩浆活动过程。

  对于岩浆源区是否富含水,科研团队利用地质地球所纳米离子探针研发的分析技术,测定了嫦娥五号玄武岩中的水含量和氢同位素组成,获得月幔源区的水含量仅为1-5微克/克,也就是说月幔非常的“干”。科研人员指出,这一发现也排除了月幔富含水从而具有低熔点的,导致该区域长期岩浆活动的猜想。

  该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。

  这是首批由中国科学家主导独立完成的嫦娥五号月球科研样品研究成果,充分彰显出中国科学家的科研水平和创新能力。这些成果得到国际专家的高度评价,美国新墨西哥大学月球与行星科学研究所高级研究员查尔斯·席勒、卡内基研究所研究员理查德·加尔森等认为该系列成果“提供了迄今为止月球上确定的最年轻的玄武岩的证据”、“改变了我们对月球的热历史和岩浆历史的认识”、“对我们认识月球起源和演化具有重要的意义”。(完)

【编辑:苏亦瑜】
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