不仅体现了中国现代科技和工程技术水平是中国人对人类月球研究和深空探测的贡献

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日前,嫦娥五号带回1731克月球样品,这是中国首次完成地外天体采集也是44年后,人类再次带回月球样本

第一批月球样品于2021年7月12日分发给国内科学家到目前为止,已经分发了五份样品,总共198份样品,65.1克

样品分发一年半以来,国内外重要学术期刊发表相关研究成果50余篇,推动了我国月球科学研究进入国际前列。

第一批相关研究成果于2021年10月发布,对登陆区火山活动时代和源区性质有了颠覆性的认识相关工作在《科学》和《自然》上发表了4篇论文,在国际学术界引起巨大反响

2022年9月,国家航天局和国家原子能机构联合发布了我国科学家首次发现的新矿物嫦娥石,这是人类在月球上发现的第六种新矿物,中国成为世界上第三个在月球上发现新矿物的国家。

本次研讨会邀请了14位专家做报告,介绍了嫦娥五号样品的应用,评估和使用,嫦娥六号的最新研究成果和未来的采样任务。

中科院地质与地球物理研究所李院士在报告中披露,我们中科院地质与地球物理团队在2021年取得了重大成果,在《自然》杂志上发表了三篇文章,准确测定了嫦娥五号月壤样品的年龄为20.3亿年,而过去认为30亿年最迟28亿年结束。

嫦娥五号月球样品研究的一些代表性成果—

嫦娥五号玄武岩揭示月球年轻火山起源之谜。

2021年,我国科学家对嫦娥五号玄武岩的研究,证实了月球火山活动可以持续到20亿年前,不仅刷新了人类对月球岩浆活动和热演化历史的认识,也提出了一个新的科学问题:月球火山活动为什么会持续这么久。

为解决这一科学难题,中国科学院地质与地球物理研究所研究团队利用新开发的扫描电镜能谱定量扫描技术,对全岩屑主要成分进行分析,结合一系列岩浆分离结晶模拟和热力学模拟计算,恢复了嫦娥五号玄武岩和阿波罗低钛玄武岩的初始岩浆成分,明确了不同时期月球火山岩的源区成分,获得了其熔融的温度和压力条件。

研究发现,与古阿波罗低钛玄武岩相比,年轻的嫦娥五号玄武岩的初始岩浆中含有更多的钙和钛,这可能是由于岩浆洋晚期形成的较高的单斜辉石—钛铁矿堆晶,导致月球地幔熔点较低,形成了年轻火山。

这项工作量化了月球内部缓慢冷却的热演化过程,为月球年轻火山的起源这一重要科学问题提供了全新的解释,并将启发建立新的月球冷却模型,加深我们对月球起源和演化的认识。

嫦娥五号月壤中玻璃珠的年代学:内太阳系动力学

月球土壤中含有大量玻璃,撞击诱导玻璃是了解内太阳系撞击历史的重要研究对象,可以反映月壳的物质组成和内太阳系的撞击动力学。

由中国地质科学院地质研究所,中国地质大学,科廷大学和国立大学,布朗大学,曼彻斯特大学,山东地质科学研究所,瑞典自然历史博物馆和圣母大学学者组成的国际研究团队,对嫦娥五号月壤中的玻璃珠进行了系统的U—Pb定年,建立了撞击飞溅的数值模拟等,从而获得嫦娥五号上撞击玻璃珠的准确撞击年龄,将撞击玻璃珠在月球上的传输距离限制在1500以内

通过比较撞击坑的频率和年龄,初步确定了产生嫦娥五号撞击玻璃小球的源撞击坑,并讨论了撞击玻璃小球的年龄分布和撞击体在太阳系内迁移的动力学过程,表明月球撞击通量的变化可能与小行星带的动力学过程有关。

在这项工作中,首次获得了嫦娥五号月球土壤中几组撞击玻璃颗粒的年龄,并与着陆区撞击坑相关联,证实了20亿年以来月球的撞击频率随时间变化,这意味着地球经历了一个撞击频率高于平均水平的时期,为地月系统撞击史研究提供了新的方向。

嫦娥五号样品中发现了高含量的太阳风诱导水。

与阿波罗和月神在月球低纬度采样相比,嫦娥五号采集的中纬度月球样品为探索月球表面的含水量和保存机制提供了一个全新的窗口。

发现嫦娥五号矿物表层存在大量太阳风诱导水,估计太阳风质子注入对嫦娥五号月壤贡献的含水量至少为170 ppm

结合透射电镜和能谱分析,揭示了太阳风诱导水的形成和保存主要受暴露时间,晶体结构和矿物成分的影响。

这项工作证实了月球表面的矿物是水的重要蓄水池,为月球表面中纬度地区水的分布提供了重要参考。

在嫦娥五号样品的月壤矿物中发现了一种新矿物,命名为嫦娥石。

中国科学家首次在月球上发现新矿物,不仅体现了中国现代科技和工程技术水平,也是中国人对人类月球研究和深空探测的贡献。

核工业北京地质研究院通过对样品的详细研究,发现了一种可以从14万个月壤颗粒中分解出来的嫦娥石颗粒,用聚焦离子束切割并提取出来,是4*7*10微米的颗粒。

这一发现增加了矿物家族特别是外星矿物的新成员,促进了矿物学的发展,为月球和行星的科学研究提供了新的科学数据,具有重要的科学意义。

这种矿物是人类在月球上发现的第六种新矿物,中国也成为世界上第三个在月球上发现新矿物的国家。

这项工作发现,嫦娥石形成于不同的环境和条件通过研究其形成条件,可以为分析月球岩浆的演化提供线索

嫦娥五号月壤的组成特征

嫦娥五号样品能否代表着陆区玄武岩的平均化学成分有待研究。

中国地质大学研究团队建立了新的月壤样品分析技术,在最小2 mg样品和极低损失的条件下,同时准确测定了月壤中48种常量和微量元素的含量。

对两批铲取的月壤进行7次采样分析,结果高度一致,与国家天文台团队对不同批次,不同数量月壤的分析结果一致也与嫦娥五号任务的遥感数据一致,表明铲出的月壤非常均匀,能够代表着陆区玄武岩的平均化学成分

对比美国118个阿波罗月壤样品和前苏联3个月壤样品,我们发现嫦娥五号样品在化学成分上富含铁,中钛和钍。

此外,镍含量远高于玄武岩,说明有陨石加入根据镍的含量,估计月球土壤中加入了约1%的陨石物质

嫦娥五号的着陆区位于风暴洋西北部的月海,但也可能有月海以外的物质,是撞击溅射污染造成的。

山东大学的团队利用激光显微拉曼光谱研究了嫦娥五号的两种月球土壤发现嫦娥五号月壤中辉石和橄榄石的矿物化学成分范围与嫦娥五号玄武岩基本一致,但仍有少量富镁物质,这些富镁的镁铁质矿物可能与阿波罗样品中的镁质套岩有关

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