嫦娥六号月壤样本首批研究成果发布 揭示月背火山活动历史,嫦娥六号带回的月球背面样品不仅填补了月球背面研究的历史空白,更为我们研究月球早期演化、背面火山活动和撞击历史提供了直接证据,也为理解月球背面与正面地质差异开辟了新的视角
2024-11-18

这项研究成果的发布,让科学家们进一步了解了月球的演化历程,也为未来的月球探测任务提供了重要的指导意义,那么这项重要成果是如何得来的呢?这些数据不仅改写了对月球背面火山活动的理解,还提出了月球正背面差异可能与月幔成分转变密切相关的全新假说我们知道,存在于陨石冲击坑中的硅酸盐矿物数据表明,在发生亚特兰蒂斯撞击事件之前,尤利西斯撞击坑内至少有第三轮火山活动结束,并且角闪石含量较高这些样品首次在月球背面采集,因此为认识整个月球的地质历史提供了独特的视角Apollo、Luna以及嫦娥五号任务带回的月球玄武岩样品表明,正面月海火山活动最早可追溯至40亿年前,且至少延续至20亿年前

随着更多研究成果的发布,我们对月球的理解将不断深化,为人类探索宇宙的奥秘贡献力量2.嫦娥六号探测器成功从月球背面带回了1935.3克的珍贵样品,这些样品采集自月球背面的南极-艾特肯盆地,这是月球上最大、最深且最古老的盆地这一新见解对未来研究月球起源与演化提出了更多的挑战和可能《科学》杂志审稿人认为,该研究报道了从月球背面返回的嫦娥六号月壤中的玄武岩岩屑的岩相分析、高精度年龄和同位素特征嫦娥六号研究通过分析玄武岩中富集的克里普物质(钾、稀土、磷等元素),发现月球背面的岩浆起源经历了从“富集”到“亏损”的显著变化

月海玄武岩和隐月海玄武岩覆盖了约18%的月球表面,其中约93%的玄武岩集中分布在正面,背面仅分布7%研究人员通过大量制作岩屑树脂靶,并在扫描电镜下进行精细观察,根据结构将玄武岩分为三种类型,即斑状结构、次辉绿结构和嵌晶结构(图1)然而,研究团队通过高精度同位素分析发现,月背岩浆喷发源于一个极度亏损的不相容元素月幔区,这种特殊的成分导致月背缺乏大规模的玄武岩喷发研究团队介绍,月海玄武岩由月幔发生部分熔融产生的岩浆上升喷发至月表形成,是探索月球内部物质组成和热演化的重要窗口此前,科学界对于月球背面的认识主要基于遥感研究,2024年6月25日,我国嫦娥六号月球探测器在人类历史上首次携带1935.3克月球背面样品返回地球,这些样品采集于月球背面的南极-艾特肯盆地,该盆地是月球上最大、最深且最古老的盆地,为厘清月球正面和背面物质组成的差异、破解月球二分性之谜提供了难得的机遇

2021年以来,我国科学家通过嫦娥五号返回的月壤样本,证明月球正面在20亿年前仍存在较大规模的岩浆活动,还利用嫦娥五号样品中的火山玻璃珠,揭示月球正面甚至在1.2亿年前还存在小规模的火山活动其中一位审稿人说:“这是第一个来自嫦娥六号样本的地质年代学研究,对月球和行星科学界具有重要意义,也会引起更广泛的关注本次研究获得的嫦娥六号本地玄武岩年龄(2.8Ga)与此前通过撞击坑统计定年法得到的采样区模式年龄(3.07–2.40Ga)比较一致(图5),表明为月球正面建立的陨石坑统计年代学模型也适用于月球背面《科学》杂志审稿人认为,这些样品是首次在月球背面采集的,因此为认识整个月球的地质历史提供了独特的视角,“研究结果新颖,它们将引起广大读者的兴趣”

他们认为,研究团队采取细致谨慎的态度首次对月球背面玄武岩进行了地质年代学分析,提供了高质量、高水准的数据研究人员利用超高空间分辨率SIMS定年技术和激光剥蚀多接收电感耦合等离体质谱技术,分别对玄武岩屑中微小含锆矿物(<5微米)以及斜长石和晚期填隙物开展了微区Pb-Pb和Sr-Nd同位素分析,标定嫦娥六号低钛玄武岩形成于距今28.3亿年前的火山喷发,揭示月球背面同样存在着距今30亿年以来的年轻的火山活动这项研究结果不仅具有重要的科学意义,还为我们揭示了地质变化和演化过程中所蕴含的丰富信息,从中我们能够获取很多关于地球和其他行星演化过程的问题以及相关规律的问题这些样品是首次在月球背面采集的,因此为认识整个月球的地质历史提供了独特的视角

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