推翻 月球已有8亿年的历史。 嫦娥五号月壤研究揭示月球“晚年”

月亮很忙。 作为地球唯一的天然卫星，它绕地球运行了数十亿年，曾受邀参加中国唐代诗人李白举办的宴会，也为“太空竞赛”提供了活动场地”美国和苏联之间的争端始于20世纪中叶。 我们还需要用我们自己的进化过程来帮助地球上的人们回答“我从哪里来，我要去哪里？”

然而，很少有人能清楚地说出月球“活”了多久。

大约45亿年前推翻，月球还是个“婴儿”。 它诞生时是一团炽热的岩浆，向宇宙展现着它的生命力。 数十亿年过去，月球逐渐进入“老年”，岩浆活动逐渐停止，直至完全冷却“死亡”……昔日的岩浆化作冰冷的月海，凝固了时间的故事。玄武岩。

此前，地球上的月球陨石，以及美国、苏联采集的月球样本，不断告诉人们，作为月球生命特征之一的岩浆活动，一直持续到大约28亿至30亿年前。 不过，科学界对于月球岩浆活动停止的具体时间一直存在争议。

科学家们只拼凑出了月球演化故事的中间部分，但对最关键的“开始”和“结束”却知之甚少。 月亮是怎样度过它的“童年”和“老年”的？

近日，中国科学家通过嫦娥五号采集的月球样本，终于解开了月球部分“晚年生命”之谜。 10月19日，由中国科学院地质与地球物理研究所（以下简称“地质与地球物理研究所”）和中国科学院国家天文台牵头，联合发表学术论文与多家研究机构联合在国际学术期刊《自然》上进行相关研究。

这项研究表明人们以前的想法是错误的。 月球的岩浆活动一直持续到大约20亿年前，月球的寿命比之前认为的要长大约8亿年。 更有趣的是，最新研究还发现，放射性元素和水可能对月球的“延长寿命”没有帮助。

究竟发生了什么？

飞月前布下的“棋阵”

要解决科学问题，首先要有一个研究对象，而研究月球更好的对象之一就是“月壤”。

在近日举行的中科院科研成果发布会上，中科院院士、嫦娥工程顾问欧阳自远谈到“月壤”的重要性时表示：“' “抓土”很有讲究，嫦娥五号可不是随随便便的，抓一把土就带回来。

嫦娥工程是我国2004年启动的探月工程，制定了“绕”、“落”、“回”三步走战略。 嫦娥一号、二号实现“绕月”； 嫦娥三号实现“登陆”月球，嫦娥四号实现月球背面软着陆； 2020年，它在月球西北部的吕姆克山附近的嫦娥着陆。 5日，中国顺利完成我国首次地外物体采样返回任务，带回了万众期待的“月球纪念品”。

这里非常注重收集“月土”。 欧阳自远表示，选择在 “抓土”是“希望为月球30亿年的历史增添我们中国科学家的一些突破和贡献”。 他们认为，这个地方蕴藏着月球上最新形成的玄武岩，里面隐藏着月球“晚年生活”的故事。

可以说，这是嫦娥五号飞向月球之前就已经布好的“棋阵”。

这边，嫦娥五号正在月球上精准“抢土”。 另一边，在38万公里外的人类实验室里，正在有针对性地研发与月球研究课题相匹配的关键技术。

科学家们正准备有一天破译月球的奥秘。 《自然》论文通讯作者、中国科学院院士、地质与地球科学研究所研究员李先华告诉记者，从1999年开始，中国科学院就开始建设微型地球与行星科学区域原位分析测试平台。 技术储备到位后，他们开始“盼星星、盼月亮”。

月球“寿命”比想象的要长

2020年12月17日，承载着月球故事的嫦娥五号返回器终于安全降落在我国内蒙古四子王旗。

接下来发生的事情很多人都知道。 经证实，嫦娥五号共带回月球样品1731克。 这是时隔44年后人类迎来的之一个月球样本。 许多科学家希望从这些比黄金还珍贵的样本中“看到月球的过去”。

半年多后，由中国科学院地质地学研究所、国家天文台等单位牵头的科研团队获得了嫦娥五号首批月球科研样本的部分—— 3克月壤粉末和两块岩石碎片。

一个装有黑色月壤粉末的玻璃瓶被送到了年轻研究员杨伟和他的同事手中。 为了确定月球的寿命，他们首先需要在月球样本中找到记录月球“晚期寿命”的玄武岩颗粒。

不过月土粉太细了。 如果处理不当，一打开瓶盖就会被地球上的静电作用“解体”。 面对这些以克为单位的样品，科研人员如履薄冰。

杨伟和几位年轻同事裹紧隔离服，进入超净实验室进行月壤样本的转移和分选。 “领导们都在门外等候，大家都很紧张，也很期待。”他说。 ，等操作完成一步后，我们会汇报进展情况。”杨伟说道。

很快，杨伟和他的同事分离出了尺寸只有几微米的玄武岩颗粒。 大家都很兴奋：这些是记录月球历史的“时间胶囊”！

在这里，研究才刚刚开始。 要想让玄武岩“讲故事”，就必须有一把可以撬开玄武岩嘴的“钥匙”。 这把“钥匙”，就是李宪华团队的关键工具——“离子探针超高空间分辨率测年技术”。

李先华解释说，科研团队改进了商用离子探针分析仪器的关键硬件，可以精确分析小至3微米的颗粒。 有了这样的技术储备，科研人员就可以探测到“超迷你”尺寸玄武岩的关键部位。

研究结果表明，嫦娥五号带回的玄武岩形成年龄为2.030±0.4亿年，这意味着月球上最年轻的玄武岩形成于20亿年前。 而且，直到20亿年前，月球仍然存在岩浆活动，这比科学家此前估计的“寿命”长了8亿年。

这一结论相当于在月球的“生长曲线”上锚定了一个新的关键时间点，填补了人类对月球“晚年”演化历史认识的空白。

额外八亿年，然后呢？

科学家们并没有就此止步。 他们对月球的演化提出了新的问题：额外的8亿年是如何产生的？ 换句话说，为什么20亿年前月球仍然活跃？

两个假设相继被推翻

月球最新岩浆活动的原因一直是一个未解之谜。 此前，科学界有两种解释：一种可能是岩浆源区富含放射性元素，为岩浆的产生提供了热源；另一种可能是岩浆源区富含放射性元素，为岩浆的产生提供了热源。 另一种可能是岩浆源区富含水，从而降低了岩石的热稳定性。 熔点。

为了验证源区富含放射性元素的假说，中国科学院地质与地球科学研究所研究多年的另一个有力工具——“超高空间分辨率同位素分析技术” ” 上台了。

研究结果出人意料：研究人员在玄武岩样品最初熔化过程中没有发现钾、稀土元素等放射性发热元素以及磷的“裂变物质”。 换句话说，科学家此前对月球存在误解，之一个假设被推翻。

为了验证岩浆区富含水的假设，科研团队的第三种工具——“纳米离子探针分析技术”派上了用场。

通过测量嫦娥五号玄武岩中的含水量和氢同位素组成，研究人员发现，“如果将烃源岩按重量分为100万份，含水量只占1-5份”。 这表明月幔非常“干燥”。 ，水源不丰富。 也就是说，科学家们再次误解了月球，第二个假说被推翻了。

既不是放射性元素，也不是水，那么到底是什么导致了月球寿命的延长呢？