嫦娥五号月球样品首个研究成果公布:月球地质寿命“延长”10亿年

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2021-10-08 16:25
央视新闻客户端
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  北京时间今天(8日)凌晨,国际顶级学术期刊《科学》(Science)在线发表了研究论文“嫦娥五号年轻玄武岩的年代与成分”。这是以嫦娥五号返回样品为研究对象发表的首篇学术成果,使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年。

  中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心团队在今年7月获得嫦娥五号样品后,立即着手对样品中的岩石和矿物进行了密集,高强度的元素和同位素分析工作,并在此基础上开展了系统的年代测定,证明月球直至19.6亿年前仍存在岩浆活动,使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年。

  中国地质调查局中国地质科学院地质研究所行星科学研究中心名誉主任 刘敦一:我们在拿到月壤样品之后,首先集中精力就是解决这个年代学的问题,全世界的学者都在关注这个问题,月球的岩浆活动到底什么时候结束的。过去认为30亿年左右可能还有,但是没有数据,这一次我们用嫦娥的样品做出来了,做了详细的年代学的工作和实验,得出一个比现在公布所有数据都年轻的一个结果。

  自美国和苏联分别执行月球探测任务以来,在对这些样品进行长达52年的科学研究后,人类对月球的地质演化历史有了更清晰的认识。但月球的岩浆作用在何时停止,即月球在地质意义上何时死亡,这一月球演化历史研究中的重大科学问题仍未得到解决。此前发现月球最年轻的岩浆活动约为29亿年。此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,期待从嫦娥五号样品研究中获得成果,以完善月球岩浆演化历史。

  中国地质调查局中国地质科学院地质研究所行星科学研究中心名誉主任 刘敦一:这个就是我们国家自己的样品,在你心里有一种动力。所以我们非常感谢中国航天人有本事,把样品给采回来了,也期待下一次他们在月球南极再采点月球样品回来。

  记者探访:世界著名地质年代学研究平台

  中国地质调查局地质研究所北京离子探针中心,被国外同行赞誉为“世界著名地质年代学研究平台,是世界上运行最成功的实验室之一”,先后参与过阿波罗多个样品的分析研究工作,这次对于嫦娥五号月壤样品的研究是如何进行的?研究结果是如何得出的?来看记者探访。

  想要研究月球的年龄和演化历史,第一步就是要确定月球岩屑中的矿物和元素种类与分布。因为月球岩屑非常小,常常只有微米级别,这就需要高分辨率电子显微镜的帮助。

  中国地质调查局中国地质科学院地质研究所助理研究员 车晓超:电子显微镜里面有电子束,然后轰击到样品表面上,产生出一些特殊信号,我们通过采集特殊信号,就可以观察它的一些细微的形貌,还有一个元素的分配特征。这张照片就是一颗玄武岩的一个岩屑,看着还挺大的,但实际上它只有三毫米左右。右边这些图也是通过我们这台扫描电镜,其中一个叫能谱仪的设备来做的一个元素方面的成像,来判断岩屑里面不同的矿物分布在什么位置。

  车晓超告诉记者,通过能谱仪的分析,我们可以看到一块带有彩色标记的月球岩屑,不同颜色就代表不同的元素,比如在这张图中粉色代表铝,紫色代表铁,蓝色是镁,这些元素的组合又可以对应不同的矿物。想要对月球演化进行深入的研究,还需要针对特定元素进行同位素分析。

  中国地质调查局中国地质科学院地质研究所助理研究员 车晓超:我们下一步工作是定年做离子探针,离子探针它实际上做的是一个同位素定年,同位素定年的话我们需要一种特殊的矿物,可以进行放射性衰变的铀元素矿物,比如说磷灰石。根据之前的一些研究成果,我们大体上知道,玄武岩里面它什么地方能定年,什么地方可以得到放射性年龄。找到它,我们确定好它的大小,它的成分,记录它的位置,就可以去做定年工作了。

  通过对嫦娥五号月球玄武岩开展了年代学,元素,同位素分析,团队证明了月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动,为月球演化历史提供了关键科学证据。

  月球样品持续研究 新成果将陆续发布

  除了今天发布的最新成果,我国首批申请到月球样品研究的13所科研机构,也在对月球样品展开不同方面的研究。相关研究成果也将陆续发布。

  除了对月球样品进行同位素定年研究,在中国地质科学院地质研究所,还进行着另一个定年实验。

  中国地质调查局中国地质科学院地质研究所副研究员 龙涛:我们这个仪器是高灵敏高分辨的二次离子质谱仪,现在在做月壤玻璃球粒的定年。玻璃球粒可以从很远的地方撞过来,也可以是原地的,是非常广的一个范围,包含信息比较多。现在已经分析了100多颗玻璃球粒了,得到了不同撞击的年龄,还有月球岩浆演化的年龄。

  龙涛告诉记者,因为玻璃球的采样范围非常广,对玻璃球粒的定年可以得到更丰富的月球信息。不久后,科研成果也会在国际重要期刊上发布。

  除了对月球年龄的研究,对于月壤物质的试验工作也在进行中。在核工业北京地质研究院,正在对月壤样品中的氦-3元素展开研究,这是一种潜在的未来核聚变能源资源,科研人员希望通过它能够破解月球的能源密码。

  中核集团核地研院w88官网中文版处月球样品使用责任人 黄志新:我们这台设备可以针对月壤它的微米级范围内的元素,元素的含量,种类,以及它的同位素组成进行精确的分析。我们这次的主要研究目标是对月壤中氦-3的含量,氦-3的提取参数,也就是多少温度下,我们能把这个氦资源给提取出来。还有我们氦-3它的吸附机制,它到底是与什么东西有关,为什么能够被吸附在月亮土壤中,对这些因素进行一个系统化的研究。


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