APP 近日，中國科學(xué)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(xiàng)獨(dú)立研究成果，同時(shí)刊登于《自然》和《科學(xué)》。
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(shí)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(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域，在人類歷史上首次實(shí)現(xiàn)月球背面采樣返回。經(jīng)測量，嫦娥六號任務(wù)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(dòng)等方面存在顯著差異。
2021年以來，中國科學(xué)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(dòng)，但對于月背的火山活動(dòng)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(rèn)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(guān)研究提供了難得機(jī)遇。
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李獻(xiàn)華院士、李秋立研究員與國家天文臺團(tuán)隊(duì)，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(shí)期。這表明嫦娥六號著陸點(diǎn)在28（28.07±0.03）億年前存在火山活動(dòng)。
嫦娥六號在月球背面著陸位置。
圖片來源：中國科學(xué)院
中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所徐義剛院士、高級工程師張樂領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在發(fā)表于《科學(xué)》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(biāo)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(zhì)組成也是重要的控制因素，刷新了傳統(tǒng)認(rèn)知。
這兩項(xiàng)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(dòng)，填補(bǔ)了月球玄武巖樣品在該時(shí)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(shí)線。
圖片來源：中國科學(xué)院
“克里普”中的神奇奧秘
除了給樣品定年，兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)還揭示了月背樣品中“克里普”物質(zhì)的特性，并推測了其對月背火山活動(dòng)及月海玄武巖的潛在影響。
據(jù)《中國科學(xué)報(bào)》，克里普物質(zhì)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(rèn)為，月球形成之初曾被巖漿洋覆蓋，克里普被認(rèn)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(jié)于月殼和月幔之間。根據(jù)月面釷含量分布圖，克里普物質(zhì)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(zhì)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(zhì)富集的源區(qū)，他們推測它可能是一個(gè)“外來物”，來自探測器著陸點(diǎn)南側(cè)隱月海單元。
基于此，研究者認(rèn)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(zhì)的月幔源區(qū)，演化到28億年前時(shí)，克里普物質(zhì)非常虧損的月幔源區(qū)仍有巖漿活動(dòng)。這暗示月背較小規(guī)模的巖漿活動(dòng)與克里普物質(zhì)的虧損并不直接相關(guān)，可能較厚的月殼是導(dǎo)致月背玄武巖火山活動(dòng)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(gè)“克里普物質(zhì)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(diǎn)的外來物質(zhì)，但也指示了采樣區(qū)附近巖漿活動(dòng)的多樣性及背面月幔源區(qū)的復(fù)雜性。
《自然》《科學(xué)》多位審稿人評價(jià)，這些發(fā)現(xiàn)“令人興奮”“為認(rèn)識整個(gè)月球的地質(zhì)歷史提供了獨(dú)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(xiàn)“中國力量”，也將逐認(rèn)識一個(gè)更“新”的月球。
綜合來源：新華社、中國科學(xué)報(bào)、中科院之聲綜合中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所等
