揭示月球年輕火山成因之謎、發(fā)現(xiàn)高含量的太陽風成因水、發(fā)現(xiàn)新礦物……嫦娥五號帶回的1731克月球樣品，正不斷迎來新發(fā)現(xiàn)。
1月16日，第一屆嫦娥五號月球樣品研究成果研討會在北京成功舉辦。會上，來自國家航天局、中科院等單位的專家及科研人員，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(fā)分的含量與來源等主題深入研討。
嫦娥五號月球樣品首批研究成果于2021年10月發(fā)布，在著陸區(qū)火山活動時代、源區(qū)性質(zhì)等方面獲得顛覆性認識，相關工作在《科學》和《自然》共發(fā)表四篇論文。2022年9月，國家航天局、國家原子能機構聯(lián)合發(fā)布中國科學家首次在月球上發(fā)現(xiàn)新礦物“嫦娥石”，該礦物是人類在月球上發(fā)現(xiàn)的第六種新礦物，我國成為世界上第三個在月球發(fā)現(xiàn)新礦物的國家。
嫦娥五號探測器在月球表面展示國旗。（國家航天局供圖）
揭示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(xù)到20億年前，不僅刷新了人類對月球巖漿活動和熱演化歷史的認知，也提出了新的科學問題：月球火山活動為什么持續(xù)如此之久？
針對這一科學問題，中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究團隊發(fā)現(xiàn)，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(qū)含有更高的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(fā)年輕火山的形成。
這項工作量化了月球內(nèi)部緩慢冷卻的熱演化過程，為“月球年輕火山成因”這一重要科學問題提供了全新的解釋。
嫦娥五號月壤玻璃珠年代學探討內(nèi)太陽系動力學
月壤中含有大量玻璃，撞擊成因玻璃是了解內(nèi)太陽系撞擊歷史的重要研究對象，能夠反映月殼物質(zhì)組成和內(nèi)太陽系的撞擊動力學。
中外學者組成的國際研究團隊，初步確定了產(chǎn)生嫦娥五號撞擊玻璃球粒的源撞擊坑，并討論了撞擊玻璃球粒的年齡分布與內(nèi)太陽系撞擊體遷移的動力學過程，表明月球撞擊通量變化可能與小行星帶動力學過程有關。
這項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(qū)撞擊坑關聯(lián)，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(jīng)歷過撞擊頻率高于平均水平的時期，為地月系統(tǒng)撞擊歷史研究提供新的方向。
發(fā)現(xiàn)高含量的太陽風成因水
相比于阿波羅和月球號在月球低緯度采樣，嫦娥五號所采集的中緯度月球樣品，為探究月表水含量和保存機制提供了全新的窗口。
中科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(tài)，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號礦物表層中存在大量的太陽風成因水。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。
這項工作證實了月表礦物是水的重要“儲庫”，為月表中緯度地區(qū)水的分布提供了重要參考。