嫦娥五号携回的月壤的最新研究结果来了:月岩年龄19.6亿年…这意味着什么?

2021-10-14 17:37:06 世界科学

2020年12月,嫦娥五号带着1731克月球岩石样本返回地球。今年7月,部分样本分31份发放给了13家科研机构。最近,关于这些“最年轻”月球玄武岩的第一批研究成果发布。


2021年10月8日,《科学》(Science)杂志在线刊发了一项由中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心刘敦一领衔的团队完成的关于月球玄武岩年代和成分的分析成果。


分析发现这些玄武岩样本只有19.6亿年的历史,换言之,19.6亿年前的月球还存在岩浆活动,该结果直接将月球的地质寿命延长了约10亿年——科学家此前认为月球在29亿年前就已“死亡”,因为过去的登月飞船,例如阿波罗号,带回的岩石样本的寿命都超过30亿年。(这里的死亡指的是月球内部不再活跃,月球岩浆不再爆发,地质趋于稳定。)

之所以能获得这么年轻的岩石,很大原因在于嫦娥五号此次采集任务的目的地是月球最年轻的区域——风暴洋。

实验室分析给出的风暴洋玄武岩的年龄为19.63±0.57亿年

论文第一作者车晓超博士等人测得的最新月球年龄令人激动,因为它证明火山活动在月球这么小天体冷却后的很长一段时间内仍在继续。

那么,现在要思考的问题是:什么样的热源可能支持月球冷却后的火山活动?

首先可以推断的是,能量源头应该不是集中的放射性衰变,因为嫦娥五号样本不包含大量与这种效应相关的化学元素。

论文作者之一、英国曼彻斯特大学的凯瑟琳·乔伊(KatherineJoy)博士推测:“我们在论文中讨论的其他可能情况之一是,由于月球与地球的轨道相互作用,月球或许能够保持更长时间的活跃状态。可能月球在其轨道上来回摆动,导致了我们所说的潮汐加热。所以,这有点像月球在地球上产生海洋潮汐,也许地球的引力效应可以拉伸和弯曲月球以产生摩擦熔化( frictional melting )。”

自1976年苏联的Luna-24以来,再也没有像嫦娥五号任务这样的尝试

除证明了月球地质活动的时间比预期的更晚,新研究的另一个重大意义在于:它帮助科学家校准了用于确定行星表面年代的陨石坑计数技术

科学家认为,他们在表面上看到的陨石坑数量越多,该地区的年代就必定越久远;反之,陨石坑越少,该区域的形成时间也就越晚。

可这种看坑定年份的技术必须以一些从测量样本中得到的绝对日期为基础,而对于月球来说,定日期的难度很大。鉴于此,嫦娥五号带回的样本等于是在1亿年~30亿年的区间内提供了精确的坐标,其重要性不言而喻。

来自美国华盛顿大学的布拉德·乔利夫(BradJolliff)教授是该研究的另一作者。他希望中国将下一次样本采集任务定位到月球背面的南极-艾托肯盆地(月球最大的撞击坑)——这个巨大的坑地直径约2500千米,深达8千米,由月球历史早期的一次超级大撞击造成。

如果嫦娥六号去南极-艾托肯盆地,它将为我们带回月球上最古老的大撞击坑的年龄——或许是40亿年~45亿年。目前我们还不知道当时那个超级撞击物的熔化量是多少,来自南极-艾托肯盆地的样本有可能回答这个问题。

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