嫦娥五號月球樣本最新研究成果公布，成功彌補月球歷史采樣空白！

怪奇物言

好消息！10月19日晚，中國科學院19日發布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果，嫦娥五號月球樣本揭示了月球的新信息!

去年，中國的嫦娥五號任務從月球上取回了約1731克的月球樣本，這是40多年來世界上首次獲得月球樣本。而事實證明，嫦娥五號任務是成功的，帶回的月球樣本為月球的演化提供了新的線索。研究證明，嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武岩，填補了美國和前蘇聯月球采樣任務的“空白”。研究成果表明，月球直到20億年前仍存在岩漿活動，晚期岩漿活動的月幔源區既不富含放射性生熱元素，還非常“幹”！這項研究結果是有史以來最重要的成果之一，我國已經成為了探月史上的先鋒之一！

嫦娥五號月球樣本研究歷史

自1976年前蘇聯的“月球”號任務以來，月球上的第一批新樣本顯示，月球上最大的月海可能比它的名字所暗示的還要神秘。

2020年12月，中國的嫦娥5號從這片被稱為“風暴之海”的黑暗且相對平坦的區域收集了約3.8磅的土壤和岩石。月球覆蓋了月球表面的10%以上，對其取樣成分的分析提出了一種新的火山岩，可以揭示月球火山活動的更多複雜性。

第一次全面月球評估是基於20世紀60年代初的衛星圖片，將月球分為兩個區域:即平坦的海，即平坦的玄武岩海，以及布滿隕石坑的高地，兩者都布滿了大小不一的隕石坑，樣本是推動我們的科學研究從遠程觀測到實驗室測量的關鍵。

先前對月球表面的研究表明，月海可能充滿了岩漿快速冷卻而形成的玄武岩，而隕石坑是由撞擊產生的。在上個世紀，從6次阿波羅和3次月球任務中返回的月球樣本顯著增強了我們國家對月球歷史和演變的理解。然而，取樣集中在不能代表最廣泛的月球表面特征的地區。這些有限的采樣地點限制了人們對月球的新認識。

研究結果證明是一種新型玄武岩

研究人員對嫦娥5號樣品拍攝了31.68萬張照片，確定了近300萬個微粒。從小於10微米到500微米(大約信用卡厚度的四分之一)，月球土壤中的大多數顆粒約為50微米(人類頭發的寬度)。從化學角度看，這些粒子大多沒有撞擊碎片的證據，表明它們來自月球。它們主要以玄武岩為特征，但與地球上發現的富鎂、富鐵玄武岩不同。研究結果顯示，月球玄武岩的鎂含量低，但氧化鐵含量高。

我國科學家表示，這可能代表了一種新的玄武岩，雖然這意味著地球的標准不能用來評估月球版本，但它可能是一個分化的月球玄武岩，這可能導致更好地了解月球火山活動。這些成分信息表明，嫦娥5號的樣品可能代表了一種新的月球玄武岩，與之前的阿波羅和月球任務不同。

不僅如此，該類玄武岩的存在,結合示例站點的觀測表明玄武岩出現後,特別是年齡影響,可能會發現一些最近的火山活動的證據——甚至可能需要新理論的火山活動,以適應不同成分和年齡的樣品。

這項研究重點是對CE-5月球樣品的初步檢測，為後續的科學研究提供基礎信息，這些樣本將為研究月球科學打開一個劃時代的窗口。我們可以發現，月球比我們想象的更大，異質性更強，所以應該安排更多的任務來收集樣本。

月球火山歷史

從這些樣本中，科學家發現月球的岩漿已經凝固，月球的地質活動已經停止。當月球的火山活動停止時，它就成為了其進化史上的主要問題之一。阿波羅和月球任務中最年輕的岩石和月球隕石大約有28 - 29億年的歷史。然而，還需要更多的樣本，嫦娥五號的任務之一就是探索月球最年輕的岩漿活動。

當我們通過望遠鏡仰望月球時，我們看到的坑坑窪窪的表面是由於數十億年來許多小行星與它相撞。隨著時間的推移，更古老的岩石地區經歷了更多的隕石坑，而年輕岩石地區的隕石坑更少。

利用隕石坑計數的年表方法，研究人員推斷，“嫦娥五號”任務的著陸點普羅克拉魯姆極有可能見證了月球最後的一次火山噴發。然後，研究人員就可以用放射性同位素年代測定的樣本來校准隕石坑計數的結果。放射性同位素年代測定是根據放射性元素具有恒定衰變率的原理進行的，通過測量母同位素和子同位素的相對豐度，研究人員將知道衰變已經發生了多久。

利用顯微鏡，研究人員從3克的月球樣本中手工提取出岩石碎片，這就像用手從白面粉中分離黑面粉一樣困難。大多數適合測定年代的礦物只有一根頭發直徑的二十分之一。研究團隊已經為研究中國回收的月球樣本做好了充分的准備，並在過去十年中不斷發展離子探測器技術，達到了國際公認的專業水平。

經過200多次不間斷測試之後，研究小組總共分析了從樣本材料中提取的47塊不同的岩石碎片，並確定了月球上最年輕的岩石的年齡，為20.3億年前，新時代將月球火山活動的壽命延長了8 -9億年。

不過令人疑惑的是，月球的質量只有地球的1%左右。在如此小的規模下，至少從理論上講，它應該很快就完全固化了，那麼為什麼月球上這麼晚還存在火山活動呢？我國科學家對此作出了進一步的研究。

月球科學家關注的是KREEP，它是由字母K(代表鉀)、REE(代表稀土元素)和P(代表磷)組成的首字母縮略詞，是一些月球岩石中獨特的地球化學成分。目前一個被廣泛接受的假設是，放射性元素(U、Th和K)為晚期火山活動提供了必要的熱量。因為KREEP富含放射性元素U、Th和K，因此被認為是年輕的火山活動的原因，同位素是識別KREEP成分的一種有效方法，因為它們就像岩石的DNA，不會因岩漿演化而改變。然而，難點在於嫦娥五號月球樣品中玄武岩碎屑尺寸較小，嫦娥5號玄武岩的同位素比值很難得到。

令人鼓舞的是，經過10多年的努力，我國科學家已經開發出了在高倍顯微鏡下分析樣品的最先進的方法，研究人員可以獲得特定礦物的鍶和釹同位素比率。

結果出乎意料，嫦娥5號玄武岩是迄今為止月球上最年輕的玄武岩，它來自一個虧損的地幔源，其KREEP成分不到其重量的0.5%。換句話說，月球地幔中的KREEP成分不太可能為晚期火山活動提供必要的熱量。

水含量推遲了火山凝固

科學家們說，月球上火山活動如此之晚的另一個可能原因是，地幔源可能含有水，以降低其熔點。月球地幔的含水量是月球探索的關鍵問題，因為它對月球的形成提供了關鍵的限制。此外，由於水可以顯著降低岩石的熔化溫度，了解它的豐度對了解月球火山活動的歷史很重要。

月球地幔水豐度估算的巨大差異可能主要歸因於阿波羅樣品和月球隕石一般都很古老。之前測量到的大部分月球樣品的含水量可以追溯到30億年前或更早。這些古老的岩石可能在很長一段時間裏，在小行星和來自太陽的粒子的影響下，經歷了嚴重的變形。嫦娥五號獲得的樣本來自單一的玄武岩熔岩流。有了這樣一個簡單而清晰的地質背景，這些樣本就提供了一個很好的機會來解決20億年前地幔儲層是濕的還是幹的問題。

研究小組分析了“嫦娥五號”玄武岩中一些礦物以及磷灰石中保存的熔體的水含量和氫同位素，磷灰石可能含有水。結果表明，嫦娥5號玄武岩的地幔源比根據阿波羅樣品和月球隕石估算的水分含量更乾燥，排除了地幔源高含水量是火山噴發時間較短的可能性。

不過月球晚期火山活動的奧秘仍有待解決，我國關於月球樣本的發現為月球探測的未來提出了新的問題，科學家需要進一步探索月球岩漿的形成機制!