科学家从月壤里“挖”出了这些宝(3)

　　作为地球唯一的天然行星，月球地质活动的历史一直是科学家关注的重点。通过对嫦娥五号月壤样品的深入研究，许多此前关于月球地质活动模棱两可的问题，如今有了更为清晰的答案。

　　中国科学院紫金山天文台研究员徐伟彪及其行星化学科研团队联合南京地质古生物研究所，对月球样品进行研究后发现，样品中有极高含量的高钛玄武岩。研究团队据此推测，嫦娥五号月球着陆区或曾有多次火山喷发。

　　徐伟彪表示，在目前所有收集到的月球陨石中基本没有发现高钛玄武岩，这是因为钛铁矿处于月球浅层，一般分布在月壳以下、月幔以上的区域，而玄武岩是月球深处月幔物质经高温熔融产生的岩浆喷发到月表，冷却后凝固而成的一种岩石。因此在正常情况下，玄武岩中的钛含量应该很低。徐伟彪进一步解释说，之所以会出现高钛玄武岩，可能是由于钛铁矿比重较重，造成了月幔上重下轻的重力不稳定结构，钛铁矿经过翻转下沉到深部月幔，经过熔融后，与岩浆一起喷发出来，冷却后被“封锁”在了玄武岩中。

　　研究团队结合此前在嫦娥五号月壤样品中已经发现的低钛、中钛月海玄武岩大胆推测，嫦娥五号着陆区历史上至少发生过3次火山喷发活动。徐伟彪认为，这一结论将为研究月球演化提供重要线索，也有望解答月幔源区不同物质成分来源、火山岩浆形成的能量来源和月球晚期火山活动的精细时空分布规律等多项重要问题。

　　如果月球上曾经有过如此密集的火山喷发活动，那它们又是在何时停止的？嫦娥五号月壤样品同样给出了刷新过去认知的答案。在此之前，美国和苏联的月壤样本，以及地球上的月球陨石研究都表明，月球的岩浆活动至少持续到大约28亿到30亿年前。

　　由中国科学院地质与地球物理研究所和国家天文台主导，多家研究机构团队联合对嫦娥五号月壤样品展开研究。他们利用超高空间分辨率铀—铅定年技术，对嫦娥五号月壤样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物进行分析，确定其形成年龄约为20.3亿年，这意味着月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，将以往月球样品限定的岩浆活动停止时间向后推迟了约8亿—9亿年。

　　除了岩浆活动，嫦娥五号月壤样品研究也为我国科研人员“看清”太空风化作用机制提供了重要参考。中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队利用单颗粒样品操纵、扫描电镜形貌观察、聚焦离子束精细加工、透射电镜结构解析等一系列分析方法，获得了单个嫦娥五号月壤颗粒表面的硅酸盐、氧化物、磷酸盐和硫化物的太空风化作用信息。通过与来自月球低纬度地区的美国阿波罗计划月壤样品的分析结果进行对比，研究人员发现，嫦娥五号月球样品和阿波罗样品的表层微观结构特征没有表现出较大的差异。这能够帮助我们更好地认识月球中纬度的太空风化作用，也为月球遥感光谱校正模型在月球中纬度的适用性提供了支撑。

　　今年6月，中国地质大学地球科学学院地球化学系教授宗克清和汪在聪与合作者在嫦娥五号月壤化学成分研究方面取得了重要进展：他们在2毫克和4毫克样品消耗量的条件下，对不同批次的嫦娥五号表取月壤中48种主量和微量元素同时进行了准确测定，并详细讨论了嫦娥五号月壤样品的均一性、外来物质加入量以及着陆区玄武岩的成因。

　　研究人员对两批月壤样品的7次分析结果揭示嫦娥五号月壤样品在毫克水平上非常均一，与遥感预测值基本一致。除了极个别元素(镍)外，嫦娥五号月壤的主量和微量元素含量与其中玄武岩玻璃和岩屑的元素含量高度一致，表明嫦娥五号着陆区所在的风暴洋北部月海区域受到外来高地物质和KREEP(富钾、稀土和磷的一种月球物质)冲击后混入的量非常有限。

　　该研究系统评估了嫦娥五号月壤的化学组成，定量分析了月壤中外来物质的混入量，为认识月球年轻岩浆活动和后期改造过程提供了新的制约。

(责编：赵竹青、陈键)