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地大要闻

嫦娥五号月壤具备六大潜在科学价值


地大新闻网讯(记者庞伟红)日前,我校行星科学研究所肖龙教授团队利用已有的遥感探测数据,对嫦娥五号着陆点及其区域地质背景进行了研究,总结出嫦娥五号样品六大潜在科学价值,为今后围绕样品开展深入科学研究提供参考。相关研究成果发表于《地球和行星科学快报》。

论文的第一作者为钱煜奇博士研究生,通讯作者为肖龙教授。研究对嫦娥五号月海玄武岩地质背景进行了详细分析,确定其为埃拉托逊纪(距今~15亿年)中高钛玄武岩。由于嫦娥五号月海玄武岩拥有较为年轻的年龄、较为特殊的元素矿物组成及特殊的地质背景,并远离所有以往采样区,且代表了人类40多年来首次月球采样返回,嫦娥五号样品具有特别重要的科学价值,有望解决月球科学重大的问题。肖龙教授团队从区域背景、撞击坑统计年代学、岩石类型、月球动力学及热演化和月壤形成方面,归纳了嫦娥五号样品有望解决的27个重大科学问题,总结出嫦娥五号样品六大潜在科学价值。

第一,限定月球火山活动时限。此前对月球样品的研究已经证实,远古月球大约在43.5亿年前开始发生火山活动,但结束时间尚不明确。对嫦娥五号样品中富铀矿物的定年可能将月球火山活动的结束时间延伸至约15亿年前甚至更年轻。

第二,修正月球撞击坑年代曲线。目前,撞击坑大小—频率统计定年法是对行星表面定年的唯一方法,应用中主要依靠基于已知年代样品作为“定标点”形成的“年代曲线”。针对该“年代曲线”在10亿到30亿年范围内缺乏定标点的现状,年龄在10亿到20亿年范围内的嫦娥五号样品将为年代曲线提供一个甚至多个可靠的定标点,提高“年代曲线”可靠性。

第三,制约月球磁场结束时间及内部状态。目前,月球没有全球性磁场,而阿波罗样品的研究却表明,大约30亿年前的月球存在全球性磁场,月球磁场如何产生、又在何时消失,成为月球热演化过程中最受关注的事件之一。嫦娥五号样品也有望在月球磁场变化曲线上投上一个甚至数个可靠的定标点,增进人类对月球磁场及内部热状态的认识。

第四,揭示深部月幔性质及优化月球岩浆洋模型。“岩浆洋模型”是月球演化历史中重要的科学问题,中高钛玄武岩的采样能为这一模型提供诸多证据。相对于年代距今大于30亿年的阿波罗样品,年代距今小于20亿年的嫦娥五号样品更可能起源于更深处月幔,从而反映深部月幔性质,加深对月幔分层及不均一性的了解。同时,嫦娥五号样品将有可能提供钛铁矿倒转及中高钛月幔源区的关键性证据。

第五,探索风暴洋克里普地体性质。“克里普地体”以钾、稀土元素和磷而得名。目前为止,对诸多元素的富集机制并没有很好的认识。嫦娥五号“年轻”玄武岩富集这类元素,将可能为该问题的解决开启窗口。

第六,了解外来溅射物及其反映的地质历史。嫦娥五号样品可能由原位玄武质月壤和外来物质组成,其中外来物质包括外来溅射物、外来高地及富硅物质和外来陨石质物质。这些外来的撞击坑溅射物质如果被采集,将具有限定撞击坑年代学曲线、区域次表层结构、远处玄武岩性质及源区等重要意义。

据了解,该研究得到了国家重点研发计划、国防科工局民用航天技术预先研究项目、国家自然科学基金及国家留学基金委资助。

发表时间:2021-04-30点击:编辑:朱军