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月球地質壽命“延長”10億年 月壤樣品研究過程大揭秘→

北京時間今天(8日)凌晨,國際頂級學術期刊《科學》(Science)線上發表了研究論文“嫦娥五號年輕玄武岩的年代與成分”。這是以嫦娥五號返回樣品為研究物件發表的首篇學術成果,使目前已知的月球地質壽命“延長”了10億年。

中國地質調查局地質研究所北京離子探針中心團隊在今年7月獲得嫦娥五號樣品後,立即著手對樣品中的岩石和礦物進行了密集、高強度的元素和同位素分析工作,並在此基礎上開展了系統的年代測定,證明月球直至19。6億年前仍存在岩漿活動,使目前已知的月球地質壽命“延長”了10億年。

月球地質壽命“延長”10億年 月壤樣品研究過程大揭秘→

中國地質調查局中國地質科學院地質研究所行星科學研究中心名譽主任 劉敦一:

我們在拿到月壤樣品之後,首先集中精力就是解決這個年代學的問題,全世界的學者都在關注這個問題,月球的岩漿活動到底什麼時候結束的。過去認為30億年左右可能還有,但是沒有資料,這一次我們用嫦娥的樣品做出來了,做了詳細的年代學的工作和實驗,得出一個比現在公佈所有資料都年輕的一個結果。

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自美國和蘇聯分別執行月球探測任務以來,在對這些樣品進行長達52年的科學研究後,人類對月球的地質演化歷史有了更清晰的認識。但月球的岩漿作用在何時停止,即月球在地質意義上何時死亡,這一月球演化歷史研究中的重大科學問題仍未得到解決。此前發現月球最年輕的岩漿活動約為29億年。此次嫦娥五號取樣位置設計在了月表最年輕的月海玄武岩區域,全世界科學家都滿懷希望,期待從嫦娥五號樣品研究中獲得成果,以完善月球岩漿演化歷史。

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中國地質調查局中國地質科學院地質研究所行星科學研究中心名譽主任 劉敦一:

這個就是我們國家自己的樣品,在你心裡有一種動力。所以我們非常感謝中國航天人有本事,把樣品給採回來了,也期待下一次他們在月球南極再採點月球樣品回來。

記者探訪:世界著名地質年代學研究平臺

中國地質調查局地質研究所北京離子探針中心,被國外同行讚譽為“世界著名地質年代學研究平臺,是世界上執行最成功的實驗室之一”,先後參與過阿波羅多個樣品的分析研究工作,這次對於嫦娥五號月壤樣品的研究是如何進行的?研究結果是如何得出的?來看記者探訪。

想要研究月球的年齡和演化歷史,第一步就是要確定月球岩屑中的礦物和元素種類與分佈。因為月球岩屑非常小,常常只有微米級別,這就需要高解析度電子顯微鏡的幫助。

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中國地質調查局中國地質科學院地質研究所助理研究員 車曉超:

電子顯微鏡裡面有電子束,然後轟擊到樣品表面上,產生出一些特殊訊號,我們透過採集特殊訊號,就可以觀察它的一些細微的形貌,還有一個元素的分配特徵。這張照片就是一顆玄武岩的一個岩屑,看著還挺大的,但實際上它只有三毫米左右。右邊這些圖也是透過我們這臺掃描電鏡,其中一個叫能譜儀的裝置來做的一個元素方面的成像,來判斷岩屑裡面不同的礦物分佈在什麼位置。

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車曉超告訴記者,透過能譜儀的分析,我們可以看到一塊帶有彩色標記的月球岩屑,不同顏色就代表不同的元素,比如在這張圖中粉色代表鋁,紫色代表鐵,藍色是鎂,這些元素的組合又可以對應不同的礦物。想要對月球演化進行深入的研究,還需要針對特定元素進行同位素分析。

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中國地質調查局中國地質科學院地質研究所助理研究員 車曉超:

我們下一步工作是定年做離子探針,離子探針它實際上做的是一個同位素定年,同位素定年的話我們需要一種特殊的礦物,可以進行放射性衰變的鈾元素礦物,比如說磷灰石。根據之前的一些研究成果,我們大體上知道,玄武岩裡面它什麼地方能定年,什麼地方可以得到放射性年齡。找到它,我們確定好它的大小、它的成分,記錄它的位置,就可以去做定年工作了。

透過對嫦娥五號月球玄武岩開展了年代學、元素、同位素分析,團隊證明了月球在19。6億年前仍存在岩漿活動,為月球演化歷史提供了關鍵科學證據。

月球樣品持續研究 新成果將陸續釋出

除了今天釋出的最新成果,我國首批申請到月球樣品研究的13所科研機構,也在對月球樣品展開不同方面的研究。相關研究成果也將陸續釋出。

除了對月球樣品進行同位素定年研究,在中國地質科學院地質研究所,還進行著另一個定年實驗。

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中國地質調查局中國地質科學院地質研究所副研究員 龍濤:

我們這個儀器是高靈敏高分辨的二次離子質譜儀,現在在做月壤玻璃球粒的定年。玻璃球粒可以從很遠的地方撞過來,也可以是原地的,是非常廣的一個範圍,包含資訊比較多。現在已經分析了100多顆玻璃球粒了,得到了不同撞擊的年齡,還有月球岩漿演化的年齡。

龍濤告訴記者,因為玻璃球的取樣範圍非常廣,對玻璃球粒的定年可以得到更豐富的月球資訊。不久後,科研成果也會在國際重要期刊上釋出。

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除了對月球年齡的研究,對於月壤物質的試驗工作也在進行中。在核工業北京地質研究院,正在對月壤樣品中的氦-3元素展開研究,這是一種潛在的未來核聚變能源資源,科研人員希望透過它能夠破解月球的能源密碼。

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中核集團核地研院科技處月球樣品使用責任人 黃志新:

我們這臺裝置可以針對月壤它的微米級範圍內的元素,元素的含量、種類,以及它的同位素組成進行精確的分析。我們這次的主要研究目標是對月壤中氦-3的含量、氦-3的提取引數,也就是多少溫度下,我們能把這個氦資源給提取出來。還有我們氦-3它的吸附機制,它到底是與什麼東西有關,為什麼能夠被吸附在月亮土壤中,對這些因素進行一個系統化的研究。

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