嫦娥五号月壤研究揭示月球“晚年生活”( 二 )


之后的事情很多人都知道了 。 经确认 , 嫦娥五号一共带回了1731克月球样品 , 这是人类时隔44年再次迎来的月球样品 。 很多科学家都希望能从这些比黄金还要珍贵的样品中“看到月球的过去” 。
半年多之后 , 中科院地质地球所和国家天文台等单位牵头的科研团队 , 获得了第一批发放的嫦娥五号月球科研样品中的一部分——3克月壤粉末和两个岩屑光片 。
一个装有黑色月壤粉末的玻璃小瓶 , 就这样送到了青年研究员杨蔚和同事的手上 。 要给月球测定寿命 , 他们首先要在月球样品中找出记载着月球“晚年生活”的玄武岩颗粒 。
但月壤粉末实在是太细了 , 如果处理不当 , 一打开瓶盖就会被地球上的静电效应弄得“灰飞烟灭” 。 面对这些以克为单位的样品 , 科研人员如履薄冰 。
杨蔚和几位年轻同事用隔离服把自己裹得严严实实 , 进入超净实验室 , 对月壤样品进行转移和分选 , “领导们就站在门外等着 , 大家既紧张又期待 , 我们操作一步就出来报告一下进展 。 ”杨蔚说 。
很快 , 杨蔚和同事把仅有几微米大小的玄武岩颗粒分离了出来 。 大家很兴奋:这些可是记录月球历史的“时间胶囊”啊!
到这里 , 研究才刚刚开始 。 要让玄武岩“开口讲故事” , 还要有一把能撬动玄武岩嘴巴的“钥匙” 。 这把“钥匙” , 就是李献华团队的关键利器——“离子探针超高空间分辨率定年技术” 。
李献华解释 , 科研团队改进了商用离子探针分析仪器的关键硬件 , 能够对小到3微米的颗粒进行精确分析 。 有了这样的技术储备 , 科研人员才能对“超迷你”尺寸的玄武岩关键部位进行检测 。
研究结果表明 , 嫦娥五号带回的玄武岩形成年龄为20.30±0.04亿年 , 这意味着 , 月球最“年轻”的玄武岩 , 形成于20亿年前 。 进一步说 , 月球直到20亿年前仍存在岩浆活动 , 这比科学家此前估算的“寿龄” , 还多“活”了8亿岁 。
这个结论相当于在月球的“生长曲线”上锚定了一个新的、关键的时间点 , 填补了人类对月球“晚年”演化历史认知的空白 。
多出来8亿年 , 然后呢?
科学家并未就此停下脚步 , 他们对月球演化提出了新问题:多出来的8亿年是怎么来的 , 换言之 , 月球为什么在距今20亿年前仍能保持活力?
两个假说被接连推翻
月球最晚期岩浆活动的成因 , 一直是未解之谜 。 此前科学界存在两种解释:一种可能是 , 岩浆的源区中富含放射性元素 , 从而为产生岩浆提供了热源;另一种可能是 , 岩浆源区中富含水 , 因此降低了岩石的熔点 。
为验证源区富含放射性元素的假说 , 中科院地质地球所钻研多年的另一件利器——“超高空间分辨率同位素分析技术”登场了 。
研究结果出乎意料:科研人员并未在玄武岩样品初始熔融时找到钾、稀土元素、磷的“克里普物质”等放射性生热元素 。 也就是说 , 科学家此前误解了月球 , 第一种假说就此被推翻了 。
为了验证岩浆地区富含水的假说 , 科研团队的第三件利器——“纳米离子探针分析技术”派上用场 。
通过测定嫦娥五号玄武岩中的水含量和氢同位素组成 , 科研人员发现 , “如果按重量把源区岩石分成100万份 , 水含量只占1-5份” , 这表明月幔非常“干” , 并不富含水 。 也就是说 , 科学家又一次误解了月球 , 第二种假说也被推翻了 。
既不是放射性元素 , 也不是水 , 那么到底是什么导致月球寿命的延长呢?
更多月球故事有待揭秘
李献华目前也不知道答案 。
他告诉采访人员 , 这一系列最新研究 , 对月球热演化历史研究提出了新的科学问题 , “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 。 ”

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