嫦娥五号月壤研究取得重大进展

齐芳

2021年7月12日，嫦娥五号任务首批月球科研样品正式分发给国内13家科研机构，其中5克由中科院获得。三个月过去了。这5克月壤能告诉我们什么？

10月19日，中科院发布嫦娥五号月球研究样品最新研究成果，多项突破让人们对月球的演化有了新的认识。该系列研究由中国科学院地质与地球物理研究所(以下简称地质与地球物理研究所)和国家天文台牵头，多家研究机构联合开展。相关成果形成了四篇论文，其中一篇发表在《国家科学评论》上，三篇发表在国际学术期刊《自然》上。月球是什么时候失去火力的？

人们常用“火力强大”来形容一个人的生命力。如果星球上有生命，那么岩浆活动就是星球是否还有“火力”的表现。论文通讯作者、地质地球研究所研究员李院士说:“地球之所以如此生机勃勃，其中一个原因就是内部有岩浆活动。但是月亮已经失去了活力。那么，月球的岩浆活动是什么时候停止的呢？”

为了研究已经爆发的火山，我们应该看看玄武岩，岩浆活动的产物。对美苏月球样品和地球上月球陨石的研究证实，月球的岩浆活动至少持续了约28 ~ 30亿年，古代岩浆喷发留下的黑色玄武岩形成了“月海”。但是，关于这个问题，科学界一直存在争议。

嫦娥五号的着陆区域是经过精心挑选的。“科学家用一种统计区域撞击坑大小和数量的方法，推断出嫦娥五号的着陆区是月球上最年轻的玄武岩单元之一。这个地区的年龄是10 ~ 30亿年。"李介绍，在研究中，科研人员利用超高空分辨率铀-铅(U-Pb)测年技术，分析了嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中的50多种富铀矿物(斜锆石、钙钛锆石、静海石)，确定玄武岩形成年龄为20.30±04万年，确认月球最年轻。月球上后期岩浆作用的成因是什么？

月球玄武岩精确测年后，接下来的问题是，月球上最后一次岩浆活动的原因是什么？

文章主要作者之一、地质地球研究所研究员杨伟表示，目前科学界有两种可能的解释:岩浆富含放射性元素提供热源，或者富含水分降低熔点。“简单来说，要么是有热源，要么是熔点低，更容易形成岩浆。放射性元素提供热源是学术界的主流假说。”

但是在这项研究中，科学家们取得了意想不到的结果。这里要提到一种物质:克里普克物质。

简单来说，克里普克物质是指富含钾、稀土元素、磷等的物质。它们在地球化学中被称为“不相容元素”，意思是不容易进入固体的元素。是否富含克里普克物质，在一定程度上可以反映火山活动的热源来自哪里。

发现嫦娥五号玄武岩样品富含克里普克。“我们的研究揭示，这是由于大量矿物结晶分异后岩浆残余部分的富集。这一结果排除了嫦娥五号着陆区岩石的初始岩浆熔融热源来自放射性生热元素的主流假说，揭示了月球晚期的岩浆活动过程。”介绍李。月球上有“水”吗？

月球上有水吗？在回答这个问题之前，首先要明确一个概念:这里所说的“水”和日常生活中的“水”不是同一个概念。

日常生活中是否有“水”，一般指流动的液态水或固体冰。李解释说:“我们地质研究中提到的‘水’，往往是矿物中是否含有水分子或羟基。一旦遇到合适的条件，比如温度上升和矿物质分解，它们就可以变成水。”

在这项研究中，研究团队利用地质地球研究所开发的纳米离子探针分析技术，测量了嫦娥五号玄武岩中的含水量和氢同位素组成，得出月球地幔源区的含水量仅为1 ~ 5微克/克，这意味着月球地幔非常“干燥”。这一发现也排除了月球地幔在最初熔化时由于含水量高而熔点低的猜想。

由中国科学家独立完成的嫦娥五号月球研究样品的研究成果得到了国际专家的高度评价。新墨西哥大学月球和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·加尔辛等。，认为这一系列结果“提供了迄今为止月球上确认的最年轻玄武岩的证据”，“改变了我们对月球热史和岩浆史的认识”，“对我们理解月球的起源和演化具有重要意义”。

研究还在继续，月球土壤会继续告诉我们月球的秘密。李说:“这些成果解决了有关月球的一些问题，但也对月球的热演化历史提出了新的科学问题。例如，月球缓慢冷却的原因还不清楚。需要新的理论框架和演化模型，为未来月球探测和研究提出新的方向。我们的工作还需要努力。”