嫦娥五號樣品如何研究？科學(xué)家詳解6大科學(xué)價值

　　2020年底，嫦娥五號任務(wù)的成功令億萬國人倍感自豪。不過，對于科學(xué)家而言，漫長的研究工作才剛剛開始。

　　日前，中國科學(xué)院比較行星學(xué)卓越創(chuàng)新中心骨干成員、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）行星科學(xué)研究所肖龍教授團(tuán)隊(duì)利用已有的遙感探測數(shù)據(jù)，對嫦娥五號著陸點(diǎn)及其區(qū)域地質(zhì)背景進(jìn)行了研究，總結(jié)出嫦娥五號樣品6大潛在科學(xué)價值，旨在為今后圍繞樣品開展深入科學(xué)研究提供參考。

　　研究成果在學(xué)術(shù)雜志《地球和行星科學(xué)快報(bào)》（Earth and Planetary Science Letters）上發(fā)表。

　　改寫人類對月球的認(rèn)識

　　肖龍向《中國科學(xué)報(bào)》介紹，此次研究沒有利用嫦娥五號樣品，而是通過遙感探測等手段，詳細(xì)分析了區(qū)域地質(zhì)背景、撞擊坑年代學(xué)、巖石類型和成因、月球動力學(xué)及熱演化和月壤形成方面的27個科學(xué)問題，在任務(wù)科學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，提出樣品在解答這些科學(xué)問題中可能提供的證據(jù)。

　　肖龍團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，嫦娥五號樣品最為重大的6個科學(xué)價值如下：

　　第一，限定月球火山活動時限。此前對月球隕石的研究已經(jīng)證實(shí)，遠(yuǎn)古月球大約在43.5億年前開始發(fā)生火山活動，但結(jié)束時間尚不明確。對嫦娥五號樣品中富鈾礦物的定年將可能將月球火山活動的結(jié)束時間延伸至約15億年甚至更年輕。

　　第二，修正月球撞擊坑年代曲線。目前，撞擊坑大小-頻率統(tǒng)計(jì)定年法是對行星表面定年的唯一方法，應(yīng)用中主要依靠基于已知年代樣品作為“定標(biāo)點(diǎn)”形成的“年代曲線”。針對該“年代曲線”在10-30億年范圍內(nèi)缺乏定標(biāo)點(diǎn)的現(xiàn)狀，年齡在10-20億年范圍內(nèi)的嫦娥五號樣品將為年代曲線提供一個甚至多個可靠的定標(biāo)點(diǎn)，提高“年代曲線”可靠性。

　　第三，制約月球磁場結(jié)束時間及內(nèi)部狀態(tài)。目前，月球沒有全球性磁場，而阿波羅樣品的研究卻表明，大約30億年前的月球存在全球性磁場，月球磁場如何產(chǎn)生、又在何時消失，成為月球熱演化過程中最受關(guān)注的事件之一。嫦娥五號樣品也有望在月球磁場變化曲線上投上一個甚至數(shù)個可靠的定標(biāo)點(diǎn)，增進(jìn)人類對月球磁場及內(nèi)部熱狀態(tài)的認(rèn)識。

　　第四，揭示深部月幔性質(zhì)及優(yōu)化月球巖漿洋模型?！皫r漿洋模型”是月球演化歷史中的重要科學(xué)問題，中高鈦玄武巖的采樣能為這一模型提供諸多證據(jù)。年輕于20億年的嫦娥五號樣品相對于老于30億年的阿波羅樣品將更可能起源于更深處月幔，從而反映深部月幔性質(zhì)，加深對月幔分層及不均一性的了解。同時，嫦娥五號樣品將有可能提供鈦鐵礦倒轉(zhuǎn)及中高鈦月幔源區(qū)的關(guān)鍵性證據(jù)。

　　第五，風(fēng)暴洋克里普地體性質(zhì)?！翱死锲盏伢w”（KREEP）以鉀（K）、稀土元素（REE）和磷（P）而得名。目前為止，對KREEP元素的富集機(jī)制并沒有很好的認(rèn)識。嫦娥五號年輕玄武巖富集這類元素，將可能為該問題的解決開啟窗口。

　　第六，外來濺射物及其反映的地質(zhì)歷史。嫦娥五號樣品可能由原位玄武質(zhì)月壤和外來物質(zhì)組成，其中外來物質(zhì)包括外來濺射物、外來高地及富硅物質(zhì)和外來隕石質(zhì)物質(zhì)。這些外來的撞擊坑濺射物質(zhì)如果被采集，將具有限定撞擊坑年代學(xué)曲線、區(qū)域次表層結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)處玄武巖性質(zhì)及源區(qū)等重要意義。

　　肖龍指出：“我們相信，圍繞嫦娥五號樣品的研究有希望改寫人類對于月球的認(rèn)識?！?/p>

　　“軟硬”皆備

　　2020年12月1日，嫦娥五號在著陸于風(fēng)暴洋北部的呂姆克山地區(qū)、成功采集1731克月壤樣品后返回，圓滿完成我國首次月球采樣返回任務(wù)。這也是1976年蘇聯(lián)月球24號帶回100多克月球樣本以來，人類再一次得到來自月球的“土”。

　　“嫦娥五號月球樣品來之不易，圍繞樣品的研究應(yīng)當(dāng)以科學(xué)問題為導(dǎo)向?！毙垙?qiáng)調(diào)，“方法上也要考慮到盡量選用少損壞、少污染樣品的原位分析?！?/p>

　　在肖龍看來，這就要求科研團(tuán)隊(duì)在“軟硬”兩方面條件都要具備?！败浖敝傅氖强茖W(xué)思維，包括理論儲備、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)解讀和分析能力等方面；“硬件”則指的是研究需要的相關(guān)技術(shù)手段。

　　“目前，國內(nèi)許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)具備開展上述科學(xué)問題研究的理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段?！毙埍硎尽?/p>

　　為充分發(fā)揮月球樣品科研價值，規(guī)范科研樣品管理工作，前不久，由9位專家組成的第一屆月球樣品專家委員會正式成立。委員會將作為月球樣品管理的專家咨詢機(jī)構(gòu)，遵循公平、公正、公開的原則，行使月球樣品相關(guān)的評審和咨詢等職權(quán)。

　　目前，嫦娥五號任務(wù)第一批月球樣品信息也已上線發(fā)布。科研人員可訪問中國探月與深空探測網(wǎng)（www.clep.org.cn），進(jìn)入月球與深空探測科學(xué)數(shù)據(jù)與樣品發(fā)布系統(tǒng)，獲取有關(guān)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)和樣品申請。