《自然》《科學》齊發(fā)！中國科學家揭開月之暗面面紗

近日，中國科學家利用嫦娥六號采回的月球背面月壤樣品做出的首批兩項獨立研究成果，同時刊登于《自然》和《科學》。

嫦娥六號月球樣品首批研究成果發(fā)布，揭開“月之暗面”面紗

今年6月25日14時7分，嫦娥六號返回器攜帶來自月背的月球樣品安全著陸在內蒙古四子王旗預定區(qū)域，在人類歷史上首次實現(xiàn)月球背面采樣返回。經(jīng)測量，嫦娥六號任務采集月球樣品1935.3克。

圖片來源：新華社（金立旺 攝）

月球具有“二分性”，月球正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面存在顯著差異。

2021年以來，中國科學家通過嫦娥五號返回的月壤樣品證明，月球正面20億年前仍然存在較大規(guī)模的巖漿活動，但對于月背的火山活動情況一直未有定論。

在此之前，人類獲取的所有月球樣品均來自月球正面，對月球背面的認識主要基于遙感研究。而此次月背取壤，為科研人員開展月背相關研究提供了難得機遇。

中國科學院地質與地球物理研究所李獻華院士、李秋立研究員與國家天文臺團隊，從5克月球樣品中分選出108顆大于300微米的玄武巖巖屑。同位素分析顯示，其中有107顆巖屑來自同一火山噴發(fā)時期。這表明嫦娥六號著陸點在28（28.07±0.03）億年前存在火山活動。

嫦娥六號在月球背面著陸位置。

圖片來源：中國科學院

中國科學院廣州地球化學研究所徐義剛院士、高級工程師張樂領銜的團隊在發(fā)表于《科學》的研究中，通過對3.5克月壤樣品玄武巖巖屑中微小含鋯礦物（<5微米）以及斜長石和晚期填隙物開展同位素分析，標定嫦娥六號低鈦玄武巖形成于28.3億年前的火山噴發(fā)。他們的研究還表明，月海玄武巖的分布除受月殼厚度影響外，月幔源區(qū)的物質組成也是重要的控制因素，刷新了傳統(tǒng)認知。

這兩項研究首次揭示月球背面約28億年前仍存在年輕的巖漿活動，填補了月球玄武巖樣品在該時期的記錄空白。

嫦娥六號月球樣品中的兩類玄武巖（低鈦和超低鈦）以及低鈦玄武巖同位素等時線。

圖片來源：中國科學院

“克里普”中的神奇奧秘

除了給樣品定年，兩個研究團隊還揭示了月背樣品中“克里普”物質的特性，并推測了其對月背火山活動及月海玄武巖的潛在影響。

據(jù)《中國科學報》，克里普物質以富含鉀（K）、稀土（REE）和磷（P）為主要特征，元素符號拼在一起為‘KREEP’，即克里普。

現(xiàn)有的月球形成和演化理論認為，月球形成之初曾被巖漿洋覆蓋，克里普被認為是巖漿洋冷卻到最后階段（>99%）剩下的殘余熔體，它高度富集不相容元素，如鈾、釷、鉀、稀土、磷等，并最終固結于月殼和月幔之間。根據(jù)月面釷含量分布圖，克里普物質在全月的分布可能并不均勻。

在《自然》論文中，李秋立與合作者發(fā)現(xiàn)，107顆年輕的巖屑來自克里普物質非常虧損的源區(qū)；而只有那顆“與眾不同”的古老巖屑來自克里普物質富集的源區(qū)，他們推測它可能是一個“外來物”，來自探測器著陸點南側隱月海單元。

基于此，研究者認為，月背在經(jīng)歷了形成南極-艾特肯盆地的大撞擊事件之后，仍存在較富集克里普物質的月幔源區(qū)，演化到28億年前時，克里普物質非常虧損的月幔源區(qū)仍有巖漿活動。這暗示月背較小規(guī)模的巖漿活動與克里普物質的虧損并不直接相關，可能較厚的月殼是導致月背玄武巖火山活動分布較少的更主要原因。

徐義剛與合作者也發(fā)現(xiàn)，嫦娥六號低鈦玄武巖來自一個“克里普物質十分虧損的月幔源區(qū)”。雖然這一顆高鋁玄武巖在分析樣品量中占比極低，可能是由其它玄武巖單元濺射至嫦娥六號采樣點的外來物質，但也指示了采樣區(qū)附近巖漿活動的多樣性及背面月幔源區(qū)的復雜性。

《自然》《科學》多位審稿人評價，這些發(fā)現(xiàn)“令人興奮”“為認識整個月球的地質歷史提供了獨特的視角”。

隨著對嫦娥六號月球樣品研究的不斷深入，我們將在人類探索宇宙的征程中不斷貢獻“中國力量”，也將逐認識一個更“新”的月球。

綜合來源：新華社、中國科學報、中科院之聲綜合中國科學院地質與地球物理研究所等