中国科学家精确测定月球年龄为20.3亿年!还有一项世界第三(2)

2023-01-18 11:19     环球网

嫦娥五号月球样品研究部分代表性成果--

(1)嫦娥五号玄武岩揭秘月球年轻火山成因之谜

2021年,中国科学家对嫦娥五号玄武岩的研究,证实月球火山活动可以一直持续到20亿年前,不仅刷新了人类对月球岩浆活动和热演化历史的认知,也提出了新的科学问题:月球火山活动为什么持续如此之久。

针对这一科学问题,中国科学院地质与地球物理研究所研究团队,采用新研发的扫描电镜能谱定量扫描技术分析了岩屑的全岩主量成分,结合一系列岩浆分离结晶模拟和热力学模拟计算,恢复了嫦娥五号玄武岩和阿波罗低钛玄武岩的初始岩浆成分,限定了不同时期月球火山岩的源区组成,获得了它们熔融的温压条件。

研究发现,与古老的阿波罗低钛玄武岩相比,年轻的嫦娥五号玄武岩的初始岩浆含有更高钙和钛,可能因为源区含有更高的(约20%)岩浆洋晚期形成的单斜辉石-钛铁矿堆晶体,导致月幔熔点降低,诱发年轻火山的形成。

此工作量化了月球内部缓慢冷却的热演化过程,为"月球年轻火山成因"这一重要科学问题提供了全新的解释,将为启发新的月球冷却模型的建立,深化我们对月球的起源和演化的认识。

(2)嫦娥五号月壤玻璃珠年代学探讨内太阳系动力学

月壤中含有大量玻璃,撞击成因玻璃是了解内太阳系撞击历史的重要研究对象,能够反映月壳物质组成和内太阳系的撞击动力学。

中国地质科学院地质研究所、中国地质大学(武汉)、澳大利亚科廷大学和国立大学、布朗大学、曼彻斯特大学、山东省地质科学研究院、瑞典自然历史博物馆、诺特丹大学的学者组成的国际研究团队对嫦娥五号月壤中的玻璃珠开展了系统的离子探针U-Pb定年,建立撞击溅射物数值模拟等方法,获得嫦娥五号撞击玻璃球粒准确的撞击年龄,并限制了月球上撞击玻璃球粒的传输距离应小于150 km。

通过与撞击坑频率年龄对比,初步确定了产生嫦娥五号撞击玻璃球粒的源撞击坑,并讨论了撞击玻璃球粒的年龄分布与内太阳系撞击体迁移的动力学过程,表明月球撞击通量变化可能与小行星带动力学过程有关。

此工作首次获得了嫦娥五号月壤中的多组撞击玻璃球粒年龄,并与着陆区撞击坑关联,证实了月球20亿年以来撞击频率随着时间变化,这意味着地球历史上经历过撞击频率高于平均水平的时期,为地月系统撞击历史研究提供新的方向。

(3)嫦娥五号样品中发现高含量的太阳风成因水

相比于阿波罗和月球号在月球低纬度采样,嫦娥五号所采集的中纬度月球样品,为探究月表水含量和保存机制提供了全新的窗口。

中国科学院地球化学研究所研究团队对嫦娥五号月壤样品中的辉石、橄榄石和斜长石矿物开展研究,分析了不同矿物中水的成因、含量与赋存状态,发现嫦娥五号矿物表层中存在大量的太阳风成因水,估算出太阳风质子注入为嫦娥五号月壤贡献的水含量至少为170 ppm。

结合透射电镜与能谱分析,揭示了太阳风成因水的形成和保存主要受矿物的暴露时间、晶体结构和成分等影响。

此工作证实了月表矿物是水的重要"储库",为月表中纬度地区水的分布提供了重要参考。

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