嫦娥五號月球樣品研究取得系列原創性突破

會場照片。（任暉攝）

 嫦娥五號月壤中的玄武巖顆粒。（中國科學院地質與地球物理研究所供圖）

1月16日，“第一屆嫦娥五號月球樣品研究成果研討會”在京舉辦，來自高校、核工業等單位近百位專家及科研人員參加本次研討會，相關科研工作者、學生近150位線上參會。

研討會圍繞嫦娥五號月壤樣品基本特性、月球火山活動歷史及年輕火山活動成因、月球水和揮發分的含量與來源、月球表面隕石撞擊和太空風化作用、地外樣品分析新技術等主題，開展了廣泛深入的研討。

研討會邀請14位專家作報告，介紹了嫦娥五號樣品的申請評審使用情況、研究的最新成果和未來嫦娥六號采樣任務。

2020年12月17日，嫦娥五號樣品艙帶回了1731克月球樣品，嫦娥五號樣品首批樣品于2021年7月12日向國內科學家發放，時隔一年，嫦娥五號月球樣品已經完成了五次樣品發放，共計發放198份65.1克樣品，新成果競相涌現。

其一，嫦娥五號玄武巖揭秘月球年輕火山成因之謎。

2021年，中國科學家對嫦娥五號玄武巖的研究，證實月球火山活動可以一直持續到20億年前，月球火山活動為什么持續如此之久？

針對這一科學問題，中國科學院地質與地球物理研究所研究團隊，采用新研發的掃描電鏡能譜定量掃描技術分析了巖屑的全巖主量成分，結合一系列巖漿分離結晶模擬和熱力學模擬計算，恢復了嫦娥五號玄武巖和阿波羅低鈦玄武巖的初始巖漿成分，限定了不同時期月球火山巖的源區組成，獲得了它們熔融的溫壓條件。

研究發現，與古老的阿波羅低鈦玄武巖相比，年輕的嫦娥五號玄武巖的初始巖漿含有更高鈣和鈦，可能因為源區含有更高的（～20%）巖漿洋晚期形成的單斜輝石-鈦鐵礦堆晶體，導致月幔熔點降低，誘發年輕火山的形成。

其二，嫦娥五號月壤玻璃珠年代學探討內太陽系動力學。

中國地質科學院地質研究所、中國地質大學（武漢）、澳大利亞科廷大學和國立大學等機構的學者組成的國際研究團隊對嫦娥五號月壤中的玻璃珠開展了系統的離子探針U-Pb定年，建立撞擊濺射物數值模擬等方法，獲得嫦娥五號撞擊玻璃球粒準確的撞擊年齡，并限制了月球上撞擊玻璃球粒的傳輸距離應小于150km。

此工作首次獲得了嫦娥五號月壤中的多組撞擊玻璃球粒年齡，并與著陸區撞擊坑關聯，證實了月球20億年以來撞擊頻率隨著時間變化，這意味著地球歷史上經歷過撞擊頻率高于平均水平的時期，為地月系統撞擊歷史研究提供新的方向。

其三，嫦娥五號樣品中發現高含量的太陽風成因水。

中國科學院地球化學研究所研究團隊對嫦娥五號月壤樣品中的輝石、橄欖石和斜長石礦物開展研究，分析了不同礦物中水的成因、含量與賦存狀態，發現嫦娥五號礦物表層中存在大量的太陽風成因水，估算出太陽風質子注入為嫦娥五號月壤貢獻的水含量至少為170 ppm。結合透射電鏡與能譜分析，揭示了太陽風成因水的形成和保存主要受礦物的暴露時間、晶體結構和成分等影響。

此工作證實了月表礦物是水的重要“儲庫”，為月表中緯度地區水的分布提供了重要參考。

其四，嫦娥五號樣品月壤礦物中發現新礦物，命名為嫦娥石。

中核集團核工業北京地質研究院月壤研究團隊，通過離子束掃描電鏡等一系列高新技術手段，在十四萬個月壤顆粒中，分離出一顆4*7*10微米大小的單晶顆粒（直徑不到普通人頭發絲的十分之一），并成功解譯其晶體結構。經國際礦物學會（IMA）新礦物分類及命名委員會（CNMNC）投票通過，確證為一種新礦物——“嫦娥石”。

其五，嫦娥五號樣品月壤成分特征。

嫦娥五號樣品是否可以代表著落區玄武巖的平均化學成分需要研究。

中國地質大學（武漢）研究團隊針對月壤樣品建立一種新的分析技術，在最低2毫克樣品極低損耗量情況下，同時準確測定了月壤中48種主量和微量元素含量。

山東大學團隊利用激光顯微拉曼光譜技術分析了兩份嫦娥五號月壤，研究發現嫦娥五號月壤的輝石和橄欖石礦物化學成分范圍基本與嫦娥五號玄武巖一致，但仍存在少量（~5%-7%）的富鎂（Mg#>70）物質，這些富鎂的鎂鐵質礦物有可能與Apollo樣品中的鎂質巖套巖石有關。

除以上5項代表性成果外，過去一年，嫦娥五號樣品的相關研究已有50多項成果在國內外重要學術期刊發表，推動我國月球科學研究進入國際前沿。

與會專家表示，本次研討會的成功舉辦，既為月球樣品科研團隊提供了寶貴的交流契機，也為科研成果的集中展示提供了平臺，進一步推動和促進我國月球科學研究和探測的高水平發展。