作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2022/3/18 9:04:05
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《自然》:中国首批月球岩石引爆研究热潮

 

英国《自然》杂志网站3月16日刊文指出,2020年12月,中国的嫦娥五号返回器带回了近2公斤月球样品,这些月球岩石引爆了中国科学家的研究热潮,他们正对其开展研究,以揭示月球的进化历史。

引发研究热潮

中国科学院地质与地球物理研究所(IGG)研究员李献华此前的主要研究方向是地球上的熔融岩石。但当嫦娥五号将中国第一批月球岩石带回地球后,李献华转而开始研究这些岩石。

李献华是中国许多首次有机会研究月球岩石的科学家之一。这些岩石样本是自40多年前美国国家航空航天局的阿波罗任务和苏联的探月任务以来人类首次带回的月球样品。

目前中国很多科学家正对嫦娥五号样品开展研究,以了解月球的演化历程。初期研究结果令科学家们兴奋不已。在过去6个月里,他们已经发表了6篇关于嫦娥五号样品的论文。上周,在美国德克萨斯州休斯顿举行的月球和行星科学大会上,其中有一个关于中国探月任务的论坛,科学家们提交了大约十几项研究成果。

美国圣母大学土木工程和地质科学教授克利夫·尼尔曾与中国科学家一起研究嫦娥五号的样品,他说:“有很多年轻的中国研究人员参与进来,这些月球岩石令人兴奋,因为它们是科学家们研究月球岩浆活动不同时期的一个窗口。”

最年轻的月球岩石

嫦娥五号任务从月球北部风暴洋东北角的玄武岩区域采集了这批约1731克月球样品。之所以选择这个地点,部分是因为它可能包含有比苏联的月球任务和阿波罗任务探访的地区更年轻的火山物质。科学家们希望,更年轻的地点能让他们了解月球开始冷却但仍有火山活动时的“模样”。

中国科学院发布的嫦娥五号月球科研样品最新研究成果证明,嫦娥五号月球样品为一类新的月海玄武岩,填补了美国和苏联月球采样任务的“空白”。研究表明,月球直到20亿年前仍存在岩浆活动,晚期岩浆活动的月幔源区并不富含放射性生热元素,而且非常“干”。多项突破性进展给出了对月球演化的全新认识,对未来的月球探测和研究提出了新的方向,得到国际专家高度评价。

去年7月,中国国家航天局向中国多名科学家分发了首批样品。他们从85项申请中选出31项科学项目,分发了约17.5克细粒粉末和固体岩石。接下来,又有几轮申请希望研究月球样本。

第一批研究团队确定了月球岩石的年代。去年10月7日,一个研究小组报告称,这批玄武岩的年龄为19.6亿年(误差不超过5700万年)。不到两周,包括李献华在内的另一个研究小组证实了这个日期,估计这批玄武岩的年龄为20亿年(误差不超过400万年)。

这些研究结果证实,月球那时仍处于火山活动状态,比阿波罗任务取回的岩石显示的火山活动峰值晚了近10亿年。

月球火山活动令人困惑

是什么造成了这些火山活动呢?

一种基于卫星观测的理论认为,在月幔中发现的能生热放射性元素,如钾和钍,可能是引发火山活动的推手。但当IGG的另一个团队检查月球玄武岩时,他们否认了这一点。

科学家们给出的另一种解释是:月幔内含有足够的水,可以降低物质熔化的温度,使岩浆更容易喷发。但IGG的行星科学家林杨挺及其同事发现,这些月球岩石可能来自相对干燥的地方。

月球火山活动的热源问题也让科学家们困惑不已。对此林杨挺说:“我还没有找到答案”。

中国科学院南京紫金山天文台研究员徐伟彪说:“这是一个非常大的科学问题,要弄清楚这一点,我们需要进一步了解月球的演化历史”。徐伟彪收到了两小块月球样品,目前正试图弄清楚这个问题。

北京大学地球化学家唐铭说:“我们正在探索所有的可能性”。唐铭也收到了两块微小的玄武岩颗粒,并将对它们进行分析,以更好地了解产生它们的压力和温度。唐铭之前研究过地球上火山的岩浆,他说:“月球样品对我和其他许多有兴趣拓展自己研究领域的中国科学家来说是一个很好的机会”。

目前,关于月球火山热源的理论比比皆是。但徐伟彪表示,将有很多团体试图解开这个谜团,并获得更多有关月球的信息。自从嫦娥五号样本到达地球后,他看到许多研究人员加入了这一领域。今年,他的实验室收到了很多希望加入他们研究课题的申请,超出了他们的预期,“以前从未出现过这种情况”。

林杨挺希望更多研究人员参与进来。未来十年内,中国计划开展一次月球南极样本返回任务以及另一次火星样本返回任务。

“二三十年前,这只是一个梦想,现在已经实现了”李献华表示。

 
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