10月15日，在中科院地質(zhì)與地球物理研究所月球樣品潔凈室，研究員在處理月球樣品。新華社記者金立旺攝

　　新華社記者張泉、董瑞豐

　　月球上火山活動何時停止？曾經(jīng)的巖漿活動如何維持？月幔到底有多“干”？

　　19日，中國科學(xué)院發(fā)布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果，多項突破性進(jìn)展給出了對月球演化的全新認(rèn)識。

　　月球20億年前仍存在巖漿活動

　　巖漿活動是月球的“生命”特征之一，月球古老的巖漿噴發(fā)活動留下的黑色玄武巖形成了人們所見的月海，月海玄武巖漿的持續(xù)時間和地球化學(xué)特征是理解月球熱-化學(xué)演化的“鑰匙”。

　　對來自美國、蘇聯(lián)的月球樣品和地球上月球隕石的研究已證實，月球巖漿活動至少持續(xù)到大約28億至30億年前，但對于月球巖漿活動停止的確切時間，科學(xué)界一直存在爭議。

　　嫦娥五號在月球上的著陸點位于風(fēng)暴洋西北處呂姆克山附近，遠(yuǎn)離“阿波羅”和“月球號”采樣點。研究證明，嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武巖，填補(bǔ)了美國和蘇聯(lián)月球采樣任務(wù)的“空白”。

　　在最新的研究中，科研人員利用超高空間分辨率鈾-鉛（U-Pb）定年技術(shù)，對嫦娥五號月球樣品玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物（斜鋯石、鈣鈦鋯石、靜海石）進(jìn)行分析，確定玄武巖形成年齡為20.30±0.04億年，表明月球直到20億年前仍存在巖漿活動，比以往月球樣品限定的巖漿活動延長了約8億年。

　　科研人員介紹，科學(xué)家曾以一種統(tǒng)計區(qū)域撞擊坑的大小和數(shù)量的方法，推斷嫦娥五號著陸區(qū)是月球最年輕玄武巖單元之一，這一區(qū)域的年齡為10億至30億年，這種方法存在著極大不確定性。此次嫦娥五號月球樣品玄武巖的精確年代學(xué)數(shù)據(jù)為撞擊坑統(tǒng)計定年曲線提供了關(guān)鍵錨點，將大幅提高內(nèi)太陽系星體表面的撞擊坑統(tǒng)計定年精度。

　　刷新對月球晚期巖漿活動成因的認(rèn)知

　　月球最晚期巖漿活動的成因一直是未解之謎，目前科學(xué)界存在兩種可能的解釋：月幔源區(qū)中富含放射性元素以提供熱源，或富含水以降低熔點。對此，最新研究給出了全新認(rèn)知。

　　研究表明，嫦娥五號月球樣品玄武巖初始熔融時并沒有卷入富集鉀、稀土元素、磷的“克里普物質(zhì)”，嫦娥五號月球樣品富集“克里普物質(zhì)”的特征，是由于巖漿后期經(jīng)過大量礦物結(jié)晶固化后，殘余部分富集而來。這一結(jié)果排除了嫦娥五號著陸區(qū)巖石的初始巖漿熔融熱源來自放射性生熱元素的主流假說，揭示了月球晚期巖漿活動過程。

　　同時，研究發(fā)現(xiàn)，月幔源區(qū)的水含量僅為1至5微克/克，也就是說月幔非常“干”。這一發(fā)現(xiàn)也排除了月幔初始熔融時因水含量高而具有低熔點，導(dǎo)致該區(qū)域巖漿活動持續(xù)時間異常延長的猜想。

　　“月球冷卻如此之慢的原因并不清楚，需要全新的理論框架和演化模型，對未來的月球探測和研究提出了新的方向�！敝锌圃旱刭|(zhì)與地球物理研究所研究員李獻(xiàn)華院士說。

　　多位國際專家表示，該系列成果“提供了迄今為止月球上確定的最年輕的玄武巖的證據(jù)”“改變了我們對月球熱歷史和巖漿歷史的認(rèn)識”“對我們認(rèn)識月球起源和演化具有重要意義”。

　　自主研發(fā)的分析技術(shù)實現(xiàn)國際領(lǐng)先

　　該系列研究由中科院地質(zhì)與地球物理研究所和國家天文臺主導(dǎo)，聯(lián)合多家研究機(jī)構(gòu)共同開展，相關(guān)成果形成4篇論文，在《國家科學(xué)評論》發(fā)表1篇，在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表3篇。

　　研究團(tuán)隊分別針對年齡、源區(qū)性質(zhì)和水含量三個科學(xué)問題設(shè)計了新途徑。研究過程中，中科院地質(zhì)與地球物理研究所研發(fā)的多項分析技術(shù)，為相關(guān)工作的順利開展提供了保障。

　　如，基于超高空間分辨率鈾-鉛（U-Pb）定年技術(shù)，對玄武巖巖屑中50余顆富鈾礦物進(jìn)行分析；基于超高空間分辨率同位素分析技術(shù)，證明了玄武巖形成時未卷入“克里普物質(zhì)”；基于納米離子探針分析技術(shù)，測定了樣品中巖漿包裹體和磷灰石的水含量和氫同位素組成。

　　科研人員介紹，此次研究采用的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，為珍貴地外樣品年代學(xué)等研究提供了新的技術(shù)方法。

　　2021年7月12日，嫦娥五號任務(wù)第一批月球科研樣品正式發(fā)放，國內(nèi)13家科研機(jī)構(gòu)共獲得約17.4764克樣品。中科院于2021年5月正式設(shè)立重點部署項目“嫦娥五號任務(wù)月球科研樣品綜合研究”，以月球科研樣品的基礎(chǔ)物理特性、物質(zhì)成分為研究對象，解構(gòu)嫦娥五號月球科研樣品的特性信息。此次發(fā)表的4篇文章，是該項目取得的首批研究成果。

　　新華社北京10月19日電