中國首批月球巖石引爆研究熱潮 助力揭示月球進化歷史

英國《自然》雜志網站3月16日刊文指出，2020年12月，中國的嫦娥五號返回器帶回了近2公斤月球樣品，這些月球巖石引爆了中國科學家的研究熱潮，他們正對其開展研究，以揭示月球的進化歷史。

引發研究熱潮

中國科學院地質與地球物理研究所(IGG)研究員李獻華此前的主要研究方向是地球上的熔融巖石。但當嫦娥五號將中國第一批月球巖石帶回地球后，李獻華轉而開始研究這些巖石。

李獻華是中國許多首次有機會研究月球巖石的科學家之一。這些巖石樣本是自40多年前美國國家航空航天局的阿波羅任務和蘇聯的探月任務以來人類首次帶回的月球樣品。

目前中國很多科學家正對嫦娥五號樣品開展研究，以了解月球的演化歷程。初期研究結果令科學家們興奮不已。在過去6個月里，他們已經發表了6篇關于嫦娥五號樣品的論文。上周，在美國德克薩斯州休斯頓舉行的月球和行星科學大會上，其中有一個關于中國探月任務的論壇，科學家們提交了大約十幾項研究成果。

美國圣母大學土木工程和地質科學教授克利夫·尼爾曾與中國科學家一起研究嫦娥五號的樣品，他說：“有很多年輕的中國研究人員參與進來，這些月球巖石令人興奮，因為它們是科學家們研究月球巖漿活動不同時期的一個窗口。”

最年輕的月球巖石

嫦娥五號任務從月球北部風暴洋東北角的玄武巖區域采集了這批約1731克月球樣品。之所以選擇這個地點，部分是因為它可能包含有比蘇聯的月球任務和阿波羅任務探訪的地區更年輕的火山物質。科學家們希望，更年輕的地點能讓他們了解月球開始冷卻但仍有火山活動時的“模樣”。

中國科學院發布的嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果證明，嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武巖，填補了美國和蘇聯月球采樣任務的“空白”。研究表明，月球直到20億年前仍存在巖漿活動，晚期巖漿活動的月幔源區并不富含放射性生熱元素，而且非常“干”。多項突破性進展給出了對月球演化的全新認識，對未來的月球探測和研究提出了新的方向，得到國際專家高度評價。

去年7月，中國國家航天局向中國多名科學家分發了首批樣品。他們從85項申請中選出31項科學項目，分發了約17.5克細粒粉末和固體巖石。接下來，又有幾輪申請希望研究月球樣本。

第一批研究團隊確定了月球巖石的年代。去年10月7日，一個研究小組報告稱，這批玄武巖的年齡為19.6億年(誤差不超過5700萬年)。不到兩周，包括李獻華在內的另一個研究小組證實了這個日期，估計這批玄武巖的年齡為20億年(誤差不超過400萬年)。

這些研究結果證實，月球那時仍處于火山活動狀態，比阿波羅任務取回的巖石顯示的火山活動峰值晚了近10億年。

月球火山活動令人困惑

是什么造成了這些火山活動呢?

一種基于衛星觀測的理論認為，在月幔中發現的能生熱放射性元素，如鉀和釷，可能是引發火山活動的推手。但當IGG的另一個團隊檢查月球玄武巖時，他們否認了這一點。

科學家們給出的另一種解釋是：月幔內含有足夠的水，可以降低物質熔化的溫度，使巖漿更容易噴發。但IGG的行星科學家林楊挺及其同事發現，這些月球巖石可能來自相對干燥的地方。

月球火山活動的熱源問題也讓科學家們困惑不已。對此林楊挺說：“我還沒有找到答案”。

中國科學院南京紫金山天文臺研究員徐偉彪說：“這是一個非常大的科學問題，要弄清楚這一點，我們需要進一步了解月球的演化歷史”。徐偉彪收到了兩小塊月球樣品，目前正試圖弄清楚這個問題。

北京大學地球化學家唐銘說：“我們正在探索所有的可能性”。唐銘也收到了兩塊微小的玄武巖顆粒，并將對它們進行分析，以更好地了解產生它們的壓力和溫度。唐銘之前研究過地球上火山的巖漿，他說：“月球樣品對我和其他許多有興趣拓展自己研究領域的中國科學家來說是一個很好的機會”。

目前，關于月球火山熱源的理論比比皆是。但徐偉彪表示，將有很多團體試圖解開這個謎團，并獲得更多有關月球的信息。自從嫦娥五號樣本到達地球后，他看到許多研究人員加入了這一領域。今年，他的實驗室收到了很多希望加入他們研究課題的申請，超出了他們的預期，“以前從未出現過這種情況”。

林楊挺希望更多研究人員參與進來。未來十年內，中國計劃開展一次月球南極樣本返回任務以及另一次火星樣本返回任務。

“二三十年前，這只是一個夢想，現在已經實現了”李獻華表示。(劉霞)