月球樣品又有新發(fā)現(xiàn)!嫦娥六號揭示月背演化密碼
7月9日,中國科學(xué)院發(fā)布嫦娥六號月球樣品系列研究成果,四項(xiàng)重磅研究以封面文章形式發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。這些成果分別揭示了月背巖漿活動、月球古磁場、月幔水含量、月幔演化特征,首次讓人們得以了解月球背面的演化歷史,為破解月球“二分性”之謎提供了關(guān)鍵證據(jù),更刷新了人類對太陽系天體演化的認(rèn)知框架。
——校準(zhǔn)“月背時鐘”。嫦娥六號從月球南極-艾特肯盆地帶回的1935.3克樣品,首次證實(shí)月背采樣區(qū)分別在約42億年前和28億年前經(jīng)歷了兩期不同的玄武質(zhì)火山活動,表明月背的火山活動時間跨度廣泛,整體上比嫦娥五號在月球正面采樣揭示的約20億年前的巖漿活動更老。
——捕捉“月球心跳”。研究團(tuán)隊(duì)首次獲得月背古磁場數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)月球磁場強(qiáng)度可能在28億年前發(fā)生過反彈。中國科學(xué)院院士吳福元解釋:“這顛覆了磁場單調(diào)衰減的傳統(tǒng)認(rèn)知。”
——揭示“月幔沙漠”。研究表明,南極-艾特肯盆地是月球三大構(gòu)造單元之一,直徑約2500千米,該撞擊坑形成的能量大約相當(dāng)于原子彈爆炸的萬億倍。通過研究,科學(xué)家首次獲得月球背面月幔的水含量,發(fā)現(xiàn)其顯著低于正面月幔,指示月球內(nèi)部水分布也存在二分性。
——發(fā)現(xiàn)“撞擊化石”。團(tuán)隊(duì)在月背發(fā)現(xiàn)新型巖石——南極-艾特肯撞擊熔巖,吳福元形容:“這是巨型撞擊制造的‘時間膠囊’,為研究類地天體撞擊效應(yīng)提供了絕佳樣本。”
2024年9月24日,科研人員在月球樣品實(shí)驗(yàn)室的解封操作臺上處理嫦娥六號月球樣品。 新華社記者 金立旺 攝
“嫦娥六號著陸在月球背面的南極-艾特肯盆地,填補(bǔ)了月球背面演化研究的空白。月球背面最重要的地質(zhì)單元就是南極-艾特肯盆地,這種大型撞擊到底對月球演化會造成怎樣的影響,是月球科學(xué)的一級科學(xué)問題。”中國科學(xué)院院士李獻(xiàn)華表示,這次的系列成果首次系統(tǒng)揭示了南極-艾特肯大型撞擊的效應(yīng),這既是本次嫦娥六號研究的核心亮點(diǎn),也是未來月球科學(xué)研究的重要方向。
當(dāng)前,月球樣品研究進(jìn)入“嫦娥時代”。中國科學(xué)院國家天文臺研究員李春來表示,中國探月工程的成功是科學(xué)與工程深度融合的典型范例,隨著更多“一手?jǐn)?shù)據(jù)”獲取,中國行星科學(xué)將從“跟跑”邁向“并跑”,甚至在某些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)引領(lǐng)。
2024年6月25日,嫦娥六號實(shí)現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回的壯舉。國家航天局探月與航天工程中心主任關(guān)鋒表示,這些成果對月球演化理論提出了新認(rèn)知。
希望更多的科學(xué)家利用中國月球與深空探測任務(wù)獲取的地外樣品和科學(xué)數(shù)據(jù),取得更多成果、更多發(fā)現(xiàn),造福人類社會,拓展人類文明。
1935.3克“月背土特產(chǎn)”再出新成果!里面藏著什么秘密?
月背是怎樣形成演化的?月背的南極-艾特肯盆地經(jīng)歷過什么?月球的正面和背面差距有多大?
2024年6月,嫦娥六號實(shí)現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回,帶回1935.3克樣品。2025年7月9日,中國科學(xué)院發(fā)布嫦娥六號月球樣品最新研究成果,四項(xiàng)重磅研究以封面文章形式發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》,首次系統(tǒng)揭示南極-艾特肯大型撞擊的效應(yīng),讓人們得以了解月球背面的演化歷史,進(jìn)一步揭開月球背面的神秘面紗。
月球科研重要方向!
首次揭示南極-艾特肯大型撞擊效應(yīng)
月球是離我們最近的星體,人類從未停止過對月球的探索。由于引力和位置關(guān)系,月球永遠(yuǎn)只有一面正對著地球,另一面到底什么樣,仍有大量未解之謎。
在中國實(shí)施嫦娥六號任務(wù)之前,人類所有月球采樣任務(wù)獲得的樣品均來自月球正面,科學(xué)界對于月球背面的認(rèn)識主要基于遙感研究。
“嫦娥六號樣品的系列成果,首次系統(tǒng)揭示了南極-艾特肯大型撞擊效應(yīng)。”中國科學(xué)院院士李獻(xiàn)華告訴記者,月球背面最重要的地質(zhì)單元就是南極-艾特肯盆地,其形成時的撞擊能量大約相當(dāng)于原子彈爆炸的萬億倍。這種大型撞擊到底對月球演化會造成怎樣的影響,是未來月球科學(xué)研究的重要方向。
月球南極-艾特肯盆地是月球上最古老、最大的撞擊遺跡,由小天體撞擊月球背面產(chǎn)生。直到20世紀(jì)90年代中期,人類才真正確定了月球南極-艾特肯盆地的形態(tài)、大小和內(nèi)部起伏情況。但由于沒有樣品,人們對它的了解十分有限。
中國科學(xué)院副院長何宏平介紹,接收嫦娥六號月球樣品后,中國科學(xué)院發(fā)揮體系化建制化優(yōu)勢,全力組織科研攻關(guān),搶占空間科學(xué)領(lǐng)域科技制高點(diǎn),科研人員協(xié)同奮進(jìn),產(chǎn)出了一系列高水平研究成果。
多個“首創(chuàng)性”關(guān)鍵進(jìn)展!
為月球的形成演化提供新認(rèn)識
此次嫦娥六號樣品發(fā)布的四項(xiàng)研究,分別揭示了月背巖漿活動、月球古磁場、月幔水含量、月幔演化特征,首次為人類揭開了月球背面的演化歷史。
“從工程角度看,我國首次從月球背面采回樣品,這本身就創(chuàng)造了歷史;從研究看,我們關(guān)于月球南極-艾特肯盆地的研究,也創(chuàng)造了多個首次。”中國科學(xué)院院士吳福元說。
通過對嫦娥六號樣品的分析,研究人員首次發(fā)現(xiàn)了月球上一種新類型的巖石——月球南極-艾特肯盆地撞擊熔巖,并據(jù)此確定了月球南極-艾特肯盆地形成時間為42.5億年前。
吳福元表示,這種巖石是在形成月球南極-艾特肯盆地的撞擊事件中出現(xiàn)的,可以為月球的形成演化提供新的認(rèn)識,具有非常重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。
此外,科學(xué)家們通過嫦娥六號樣品首次揭示月背約42億年前和28億年前存在火山活動,此類活動至少持續(xù)了14億年;首次獲得月背古磁場信息,發(fā)現(xiàn)月球磁場強(qiáng)度可能在28億年前發(fā)生過反彈,指示月球發(fā)電機(jī)磁場并非單調(diào)衰減而是存在波動;首次獲得月球背面月幔的水含量,發(fā)現(xiàn)其顯著低于正面月幔,指示月球內(nèi)部水分布也存在“二分性”……
這是2024年9月24日在月球樣品實(shí)驗(yàn)室拍攝的月球樣品。新華社記者 金立旺 攝
“超虧損月幔”!
有望破解月球“二分性”之謎
月球正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面存在顯著差異,其“二分性”的形成機(jī)制是月球科學(xué)研究中亟待解決的關(guān)鍵問題。
通過對嫦娥六號樣品開展的一系列巖石成因研究,科研人員提出嫦娥六號玄武巖源自一個極其貧瘠的月幔區(qū)域,稱之為“超虧損月幔”。“超虧損月幔”缺乏那些容易在熔體中富集的“不相容”元素,如:鉀、磷、稀土元素等。
“‘超虧損月幔’的形成有可能是最初巖漿洋分異結(jié)晶后形成、未受后期事件擾動的。但考慮到著陸區(qū)的特殊性,我們還提出了另一種可能。”中國科學(xué)院國家天文臺研究員李春來說,形成南極-艾特肯盆地的巨型撞擊事件引發(fā)的后期強(qiáng)烈火山活動可以影響并改造相對較淺的月幔區(qū)域,相當(dāng)于做了一次“大抽血”。
根據(jù)這一解釋,大量巖漿(熔體)被抽取出來并噴發(fā)到表面或侵入到地殼中。被抽走巖漿后剩下的月幔物質(zhì),“不相容”元素幾乎被榨干了,變得極度“貧瘠”,便形成了我們現(xiàn)在看到的“超虧損”狀態(tài)。
“這一過程不僅會導(dǎo)致嫦娥六號月幔源區(qū)‘不相容’元素的虧損,還會造成揮發(fā)性元素丟失以及同位素分餾等。”李春來說,進(jìn)一步厘清月球正面和背面物質(zhì)組成的差異,將為破解月球“二分性”之謎提供難得機(jī)遇。
責(zé)任編輯:張峰培
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