科学家从月壤里“挖”出了这些宝(2)

　　除了岩浆活动，嫦娥五号月壤样品研究也为我国科研人员“看清”太空风化作用机制提供了重要参考。中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队利用单颗粒样品操纵、扫描电镜形貌观察、聚焦离子束精细加工、透射电镜结构解析等一系列分析方法，获得了单个嫦娥五号月壤颗粒表面的硅酸盐、氧化物、磷酸盐和硫化物的太空风化作用信息。通过与来自月球低纬度地区的美国阿波罗计划月壤样品的分析结果进行对比，研究人员发现，嫦娥五号月球样品和阿波罗样品的表层微观结构特征没有表现出较大的差异。这能够帮助我们更好地认识月球中纬度的太空风化作用，也为月球遥感光谱校正模型在月球中纬度的适用性提供了支撑。

　　推演月球的来龙去脉

　　从2020年12月嫦娥五号返回器携带1731克月壤样品成功返回地面至今，共计有4批50余克月壤样品被分发至了100多个科研团队，研究范围涉及月球地质演化历史、月球资源分析等。

　　嫦娥五号部分月壤样本 人民视觉供图

　　此次唐红、李雄耀团队的研究便围绕着月壤中的太阳风成因水展开。研究团队运用红外光谱和纳米离子探针对嫦娥五号月壤样品开展深入分析，其结果显示嫦娥五号月壤样品的矿物表层中存在大量的太阳风成因水，估算其水含量至少为170ppm（1ppm为百万分之一），这一数值显著高于月球内部的水含量；并且分析结果还显示，月壤中水含量的差异主要归因于测试深度的差异，矿物中的水主要分布在极表层内，并且其氢同位素比值与太阳风的十分接近，主要以羟基的形式存在。这些证据全部有力证实了，太阳风质子注入就是嫦娥五号采样地区月壤中水的主要来源。

　　◎实习记者 都 芃

　　水作为生命之源，是人类太空探索中始终绕不开的话题。月球上有水吗？答案是肯定的。在过去的许多年间，一系列观测数据都间接地证明了月球上水的存在。但“听说过没见过”，除了用望远镜或探测器远远给月球“相个面”，证实其“命中有水”外，人类还没有真的从月壤中直接发现水。但就在不久前，中国科学院地球化学研究所的唐红、李雄耀团队发表的相关研究结果证实，嫦娥五号月壤样品矿物表层中存在大量的太阳风成因水，为月球有水再添“实锤”。

　　核地研院月球研究团队牵头人李子颖表示，虽然“嫦娥石”所属的磷酸盐矿物在地球上很常见，但和“嫦娥石”化学成分一致的，地球岩石中至今还未发现。这也证明了“嫦娥石”形成的环境和条件不同于地球。通过对“嫦娥石”形成条件的研究，可以倒推月球演化过程，对认识月球起源与演化意义重大。此外，“嫦娥石”所含的高含量稀土是否具有开发价值，也值得进一步研究。

　　由中国科学院地质与地球物理研究所和国家天文台主导，多家研究机构团队联合对嫦娥五号月壤样品展开研究。他们利用超高空间分辨率铀—铅定年技术，对嫦娥五号月壤样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物进行分析，确定其形成年龄约为20.3亿年，这意味着月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，将以往月球样品限定的岩浆活动停止时间向后推迟了约8亿—9亿年。

　　中国科学院紫金山天文台研究员徐伟彪及其行星化学科研团队联合南京地质古生物研究所，对月球样品进行研究后发现，样品中有极高含量的高钛玄武岩。研究团队据此推测，嫦娥五号月球着陆区或曾有多次火山喷发。

　　今年9月9日，国家航天局、国家原子能机构联合宣布，来自中核集团核工业北京地质研究院（以下简称核地研院）的研究团队首次在月球上发现新矿物，并命名为“嫦娥石”。“嫦娥石”也是人类发现的第六种月球新矿物，其单晶颗粒的粒径只有10微米大小，不到一根头发丝直径的1/10。

　　新华社发（中核集团核工业北京地质研究院供图）

　　研究人员对两批月壤样品的7次分析结果揭示嫦娥五号月壤样品在毫克水平上非常均一，与遥感预测值基本一致。除了极个别元素（镍）外，嫦娥五号月壤的主量和微量元素含量与其中玄武岩玻璃和岩屑的元素含量高度一致，表明嫦娥五号着陆区所在的风暴洋北部月海区域受到外来高地物质和KREEP（富钾、稀土和磷的一种月球物质）冲击后混入的量非常有限。

　　研究团队结合此前在嫦娥五号月壤样品中已经发现的低钛、中钛月海玄武岩大胆推测，嫦娥五号着陆区历史上至少发生过3次火山喷发活动。徐伟彪认为，这一结论将为研究月球演化提供重要线索，也有望解答月幔源区不同物质成分来源、火山岩浆形成的能量来源和月球晚期火山活动的精细时空分布规律等多项重要问题。

文章来源：《科学通报》 网址: http://www.kxtbzz.cn/zonghexinwen/2022/0927/1425.html