嫦娥五號(hào)月壤研究有重要發(fā)現(xiàn)

2021年7月12日，嫦娥五號(hào)任務(wù)第一批月球科研樣品正式發(fā)放給國(guó)內(nèi)13家科研機(jī)構(gòu)，中國(guó)科學(xué)院取得了其中5克樣品。3個(gè)月過去了，這5克月壤能告訴我們什么？

中國(guó)科學(xué)院10月19日發(fā)布嫦娥五號(hào)月球科研樣品最新研究成果，多項(xiàng)突破性進(jìn)展給出了對(duì)月球演化的全新認(rèn)識(shí)。

月球何時(shí)喪失了“火力”

人們經(jīng)常用“火力壯”來(lái)形容一個(gè)人具有生命活力。如果星球也有生命，那么巖漿活動(dòng)，就是星球是否還有“火力”的表現(xiàn)。論文的通訊作者、地質(zhì)地球所研究員李獻(xiàn)華院士說(shuō)：“地球如此有活力的原因之一，就是內(nèi)部還有巖漿活動(dòng)。但是月球已經(jīng)喪失了生命力。那么，月球的巖漿活動(dòng)是什么時(shí)候停止的呢？”

要研究已經(jīng)噴發(fā)過的火山，是看巖漿活動(dòng)的產(chǎn)物——玄武巖。對(duì)美國(guó)、蘇聯(lián)的月球樣本和地球上月球隕石的研究已證實(shí)，月球的巖漿活動(dòng)至少持續(xù)到大約28～30億年前，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?！薄５?，對(duì)于這個(gè)問題，科學(xué)界一直存在爭(zhēng)議。

在研究中，科研人員利用超高空間分辨率鈾-鉛（U-Pb）定年技術(shù)，對(duì)嫦娥五號(hào)月球樣品玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物進(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(shuō)，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(zhǎng)了約8億年。

月球晚期巖漿活動(dòng)的成因是什么

對(duì)月球玄武巖進(jìn)行精確定年后，接下來(lái)的問題就是，月球最晚期巖漿活動(dòng)的成因究竟是什么？

文章主要作者之一、地質(zhì)地球所研究員楊蔚介紹，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)。“簡(jiǎn)單地說(shuō)，要么有熱源，要么是因?yàn)槿埸c(diǎn)低，更容易形成巖漿。放射性元素提供熱源是目前學(xué)術(shù)界的主流假說(shuō)?！?/p>

但在此次的研究中，科學(xué)家取得了意料之外的結(jié)果。這里就要提到一種物質(zhì)：克里普物質(zhì)。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，克里普物質(zhì)是指富集鉀、稀土元素、磷等的物質(zhì)，它們?cè)诘厍蚧瘜W(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。是否富含克里普物質(zhì)，從某種程度上可以反映火山活動(dòng)的熱源從何而來(lái)。

研究發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號(hào)月球玄武巖樣品具有富集克里普物質(zhì)的特征?！拔覀兊难芯拷沂具@是由于巖漿經(jīng)過大量礦物結(jié)晶分異后，殘余部分富集而來(lái)。這一結(jié)果排除了嫦娥五號(hào)著陸區(qū)巖石初始巖漿熔融熱源，來(lái)自放射性生熱元素的主流假說(shuō)，揭示了月球晚期巖漿活動(dòng)過程。”李獻(xiàn)華介紹。

月球究竟有沒有“水”

月球上究竟有沒有水？在回答這個(gè)問題之前，首先要明確一個(gè)概念：這里說(shuō)的“水”和日常生活中的“水”不是一個(gè)概念。

日常生活中說(shuō)有沒有“水”，一般是指流動(dòng)的液態(tài)水，或者固態(tài)的冰。李獻(xiàn)華解釋：“我們地質(zhì)研究中所說(shuō)的‘水往往是礦物中是不是含有水分子或羥基。一旦具備合適的條件，比如溫度上升、礦物分解，它們就可以變成水?！?/p>

在此次研究中，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(cè)定嫦娥五號(hào)月球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?jī)H為1～5微克/克，也就是說(shuō)月幔非常“干”。這一發(fā)現(xiàn)也排除了月幔初始熔融時(shí)因水含量高而具有低熔點(diǎn)的猜想。

（摘自《光明日?qǐng)?bào)》10.20）