20亿年前玄武岩揭示月球演化奥秘

日期： 2021-10-21

浏览次数: 1

来源：中国科技网

月幔到底有多干？月球上火山活动何时停止？曾经的岩浆活动如何维持？嫦娥五号月球样品给出答案。

10月19日，中国科学院发布嫦娥五号月球样品最新研究成果。来自中科院地质地球所与国家天文台等单位的研究人员发现，嫦娥五号月球样品为一类新的月海玄武岩，月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年，其晚期岩浆活动的源区并不富集放射性元素，并且月幔源区几乎没有水。相关研究成果通过三篇《自然》论文和一篇《国家科学评论》论文在线发表。

这是首批由我国科学家主导独立完成的嫦娥五号月球样品研究成果，充分彰显出中国科学家的科研水平和创新能力。

月球岩浆活动停止时间晚了约8-9亿年

以往对美国、苏联的月球样本和地球上月球陨石的研究已证实，月球的岩浆活动至少持续到大约28至30亿年前，古老的岩浆喷发活动留下的黑色玄武岩形成了所见的“月海”。

但是，“对于月球岩浆活动停止的确切时间，科学界一直存在争议。”中科院地质地球所研究员、中国科学院院士李献华说。

在最新的研究中，研究人员利用超高空间分辨率铀-铅（U-Pb）定年技术，对嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物进行分析，确定玄武岩形成年龄约为20.3亿年，证实月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年。

“也就是说，月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，比以往月球样品限定的岩浆活动停止时间晚了约8-9亿年。”李献华解释道。

此前，科学家曾以一种统计区域撞击坑的大小和数量的方法，推断嫦娥五号着陆区是月球最年轻玄武岩单元之一，这一区域的年龄为10至30亿年，这种方法存在着极大不确定性。

李献华表示，此次嫦娥五号玄武岩的精确年代测定为撞击坑统计定年曲线提供了关键锚点，将大幅提高内太阳系星体表面的撞击坑统计定年精度。

此外，研究中采用的超高空间分辨率的定年和同位素分析技术也处于国际领先水平，为珍贵地外样品年代学等研究提供了新的技术方法。

月球冷却慢的两种解释都被排除

与此同时，为什么月球冷却如此之慢，月球最晚期岩浆活动的成因一直是未解之谜。李献华说，目前科学界存在两种可能的解释：岩浆源区中富含放射性元素以提供热源，或富含水以降低月幔熔点。

基于地质地球所研发的超高空间分辨率同位素分析技术，研究人员发现了意料之外的结果：嫦娥五号玄武岩初始熔融时并没有卷入富集钾、稀土元素、磷的“克里普物质”，这几种元素在地球化学上被称为“不相容元素”，意为不容易进入固体中的元素，嫦娥五号样品富集克里普物质的特征，是由于岩浆本身演化过程中经过大量矿物结晶固化后，残余部分富集而来。

对此，李献华解释道，这一结果排除了嫦娥五号着陆区岩石初始岩浆熔融热源来自放射性生热元素的主流假说，揭示了月球晚期岩浆活动过程。

对于岩浆源区是否富含水，研究团队利用地质地球所纳米离子探针研发的分析技术，测定了嫦娥五号玄武岩中的水含量和氢同位素组成，获得月幔源区的水含量仅为1-5微克/克，也就是说月幔非常“干”。

研究指出，这一发现也排除了月幔初始熔融时因水含量高而具有低熔点，导致该区域岩浆活动持续时间异常延长的猜想。

李献华表示，月球冷却如此之慢的原因并不清楚，需要全新的理论框架和演化模型，对未来的月球探测和研究提出了新的方向。

加强月球样品研究的国际合作

这些成果得到国际专家的高度评价。德国拜罗伊特大学教授奥德蕾·布维尔认为，这些结果非常令人振奋，为了解月球的形成和演化提供了惊人的科学成果；美国加州大学戴维斯分校教授尹庆柱表示，这是一个全球瞩目，特别是在行星科学界广泛关注、期待已久的重大成果。

中国科学院高度重视月球科研样品研究工作，第一时间组织全院月球和行星科学领域的科研人员，开展多学科交叉的优势队伍协同攻关，全面开展嫦娥五号月球科研样品综合分析和研究，于2021年5月正式设立重点部署项目“嫦娥五号任务月球科研样品综合研究”。

该项目以月球科研样品的基础物理特性、物质成分为研究对象，解构嫦娥五号月球科研样品的特性信息。此次发表的4篇文章，是该项目取得的首批研究成果。

此外，中国科学院还积极推动嫦娥五号月球科研样品分析研究的国际合作交流。目前，基于中法两国科学家在空间领域的长期友好合作基础，中国科学院和法国空间研究中心以及法国科研中心在月球样品合作研究方面已经初步达成共识，双方将以人员交流和共同研究项目的形式开展互补合作。未来中国科学院还将继续加强与国际科技界在月球样品研究方面的交流与合作。

上一篇：上海稀土聚氨酯硅酸盐协会联合支部收看《党课开讲啦》节目下一篇：国务院国资委：大力推进稀土、物流等领域专业化整合

Hot News / 相关推荐

上海光机所在YIG磁光陶瓷离子切片及1.55μm近红外和2.1μm中红外片上隔离器应用方面取得进展

2025 - 01 - 13

点击次数: 101

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部王俊研究员团队在YIG磁光陶瓷离子切片及1.55 μm近红外和2.1 μm中红外片上隔离器应用方面取得进展。相关成果以“Study on ion slicing of iron garnet magneto-optic materials for near and mid-infrared on-chip optical isolators...

成果 | 刘开辉课题组构建超薄二维极性材料自发光伏器件

2025 - 01 - 13

点击次数: 84

北京大学物理学院量子材料科学中心王恩哥院士，凝聚态物理与材料物理研究所刘开辉教授、洪浩特聘副研究员、刘畅特聘副研究员与合作者在二维极性材料自发光伏领域取得重要进展。研究团队成功制备了高质量双面神极性二维材料MoSSe并构建了自发光伏光电探测器，可以实现高效（3 mA/W）、超快（50 ps）的光电流探测，是目前最薄的自发光伏器件。双面神极性二维材料自发光伏光电探测器有望在新一代高性能、高集成度以及...

中国科学院长春应化所刘伟课题组AFM：基于镧系发光水凝胶的人体信号检测与信息加密研究

2025 - 01 - 10

点击次数: 135

来源：X-MOL在信息加密领域，具有多荧光特性的智能水凝胶展现出巨大潜力。镧系元素作为荧光掺杂剂，与碳点（CDs）、量子点以及有机染料相比，具有发光效率高、发射线尖锐、斯托克斯位移大、光稳定性好、耐化学和生物降解等显著优势。将镧系离子（如Eu3+和Tb3+）引入水凝胶中，能够赋予其光致发光特性，在生物成像和信息加密等方面具有广阔的应用前景。然而，大多数报道的依赖镧系离子的发光水凝胶存在缺陷，它们无...

游劲松/宾正杨课题组JACS：基于“中心对称”策略构筑二氟硼类窄光谱OLED发光材料

2025 - 01 - 09

点击次数: 171

来源：四川大学化学学院氟硼化合物通常表现出优秀的荧光性质，近年来氟硼二吡咯（BODIPY）的荧光发光材料已经在超高清有机发光二极管（UHD-OLED）显示技术中取得了显著进展，但其他类型的氟硼荧光化合物存在诸如光谱较宽等问题，这限制了其在UHD-OLED中的应用潜力，开发新型窄光谱发光材料是当前领域的重点亦是难点。近日，我院游劲松教授/宾正杨教授团队揭示了中心对称构型在构筑氟硼类窄光谱发光材料中的...