嫦娥五号月球样本最新研究成果公布，成功弥补月球历史采样空白！

好消息！10月19日晚，中国科学院19日发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果，嫦娥五号月球样本揭示了月球的新信息!

去年，中国的嫦娥五号任务从月球上取回了约1731克的月球样本，这是40多年来世界上首次获得月球样本。而事实证明，嫦娥五号任务是成功的，带回的月球样本为月球的演化提供了新的线索。研究证明，嫦娥五号月球样品为一类新的月海玄武岩，填补了美国和前苏联月球采样任务的“空白”。研究成果表明，月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，晚期岩浆活动的月幔源区既不富含放射性生热元素，还非常“干”！这项研究结果是有史以来最重要的成果之一，我国已经成为了探月史上的先锋之一！

嫦娥五号月球样本研究历史

自1976年前苏联的“月球”号任务以来，月球上的第一批新样本显示，月球上最大的月海可能比它的名字所暗示的还要神秘。

2020年12月，中国的嫦娥5号从这片被称为“风暴之海”的黑暗且相对平坦的区域收集了约3.8磅的土壤和岩石。月球覆盖了月球表面的10%以上，对其取样成分的分析提出了一种新的火山岩，可以揭示月球火山活动的更多复杂性。

第一次全面月球评估是基于20世纪60年代初的卫星图片，将月球分为两个区域:即平坦的海，即平坦的玄武岩海，以及布满陨石坑的高地，两者都布满了大小不一的陨石坑，样本是推动我们的科学研究从远程观测到实验室测量的关键。

先前对月球表面的研究表明，月海可能充满了岩浆快速冷却而形成的玄武岩，而陨石坑是由撞击产生的。在上个世纪，从6次阿波罗和3次月球任务中返回的月球样本显著增强了我们国家对月球历史和演变的理解。然而，取样集中在不能代表最广泛的月球表面特征的地区。这些有限的采样地点限制了人们对月球的新认识。

研究结果证明是一种新型玄武岩

研究人员对嫦娥5号样品拍摄了31.68万张照片，确定了近300万个微粒。从小于10微米到500微米(大约信用卡厚度的四分之一)，月球土壤中的大多数颗粒约为50微米(人类头发的宽度)。从化学角度看，这些粒子大多没有撞击碎片的证据，表明它们来自月球。它们主要以玄武岩为特征，但与地球上发现的富镁、富铁玄武岩不同。研究结果显示，月球玄武岩的镁含量低，但氧化铁含量高。

我国科学家表示，这可能代表了一种新的玄武岩，虽然这意味着地球的标准不能用来评估月球版本，但它可能是一个分化的月球玄武岩，这可能导致更好地了解月球火山活动。这些成分信息表明，嫦娥5号的样品可能代表了一种新的月球玄武岩，与之前的阿波罗和月球任务不同。

不仅如此，该类玄武岩的存在,结合示例站点的观测表明玄武岩出现后,特别是年龄影响,可能会发现一些最近的火山活动的证据——甚至可能需要新理论的火山活动,以适应不同成分和年龄的样品。

这项研究重点是对CE-5月球样品的初步检测，为后续的科学研究提供基础信息，这些样本将为研究月球科学打开一个划时代的窗口。我们可以发现，月球比我们想象的更大，异质性更强，所以应该安排更多的任务来收集样本。

月球火山历史

从这些样本中，科学家发现月球的岩浆已经凝固，月球的地质活动已经停止。当月球的火山活动停止时，它就成为了其进化史上的主要问题之一。阿波罗和月球任务中最年轻的岩石和月球陨石大约有28 - 29亿年的历史。然而，还需要更多的样本，嫦娥五号的任务之一就是探索月球最年轻的岩浆活动。

当我们通过望远镜仰望月球时，我们看到的坑坑洼洼的表面是由于数十亿年来许多小行星与它相撞。随着时间的推移，更古老的岩石地区经历了更多的陨石坑，而年轻岩石地区的陨石坑更少。

利用陨石坑计数的年表方法，研究人员推断，“嫦娥五号”任务的着陆点普罗克拉鲁姆极有可能见证了月球最后的一次火山喷发。然后，研究人员就可以用放射性同位素年代测定的样本来校准陨石坑计数的结果。放射性同位素年代测定是根据放射性元素具有恒定衰变率的原理进行的，通过测量母同位素和子同位素的相对丰度，研究人员将知道衰变已经发生了多久。

利用显微镜，研究人员从3克的月球样本中手工提取出岩石碎片，这就像用手从白面粉中分离黑面粉一样困难。大多数适合测定年代的矿物只有一根头发直径的二十分之一。研究团队已经为研究中国回收的月球样本做好了充分的准备，并在过去十年中不断发展离子探测器技术，达到了国际公认的专业水平。

经过200多次不间断测试之后，研究小组总共分析了从样本材料中提取的47块不同的岩石碎片，并确定了月球上最年轻的岩石的年龄，为20.3亿年前，新时代将月球火山活动的寿命延长了8 -9亿年。

不过令人疑惑的是，月球的质量只有地球的1%左右。在如此小的规模下，至少从理论上讲，它应该很快就完全固化了，那么为什么月球上这么晚还存在火山活动呢？我国科学家对此作出了进一步的研究。

月球科学家关注的是KREEP，它是由字母K(代表钾)、REE(代表稀土元素)和P(代表磷)组成的首字母缩略词，是一些月球岩石中独特的地球化学成分。目前一个被广泛接受的假设是，放射性元素(U、Th和K)为晚期火山活动提供了必要的热量。因为KREEP富含放射性元素U、Th和K，因此被认为是年轻的火山活动的原因，同位素是识别KREEP成分的一种有效方法，因为它们就像岩石的DNA，不会因岩浆演化而改变。然而，难点在于嫦娥五号月球样品中玄武岩碎屑尺寸较小，嫦娥5号玄武岩的同位素比值很难得到。

令人鼓舞的是，经过10多年的努力，我国科学家已经开发出了在高倍显微镜下分析样品的最先进的方法，研究人员可以获得特定矿物的锶和钕同位素比率。

结果出乎意料，嫦娥5号玄武岩是迄今为止月球上最年轻的玄武岩，它来自一个亏损的地幔源，其KREEP成分不到其重量的0.5%。换句话说，月球地幔中的KREEP成分不太可能为晚期火山活动提供必要的热量。

水含量推迟了火山凝固

科学家们说，月球上火山活动如此之晚的另一个可能原因是，地幔源可能含有水，以降低其熔点。月球地幔的含水量是月球探索的关键问题，因为它对月球的形成提供了关键的限制。此外，由于水可以显著降低岩石的熔化温度，了解它的丰度对了解月球火山活动的历史很重要。

月球地幔水丰度估算的巨大差异可能主要归因于阿波罗样品和月球陨石一般都很古老。之前测量到的大部分月球样品的含水量可以追溯到30亿年前或更早。这些古老的岩石可能在很长一段时间里，在小行星和来自太阳的粒子的影响下，经历了严重的变形。嫦娥五号获得的样本来自单一的玄武岩熔岩流。有了这样一个简单而清晰的地质背景，这些样本就提供了一个很好的机会来解决20亿年前地幔储层是湿的还是干的问题。

研究小组分析了“嫦娥五号”玄武岩中一些矿物以及磷灰石中保存的熔体的水含量和氢同位素，磷灰石可能含有水。结果表明，嫦娥5号玄武岩的地幔源比根据阿波罗样品和月球陨石估算的水分含量更干燥，排除了地幔源高含水量是火山喷发时间较短的可能性。

不过月球晚期火山活动的奥秘仍有待解决，我国关于月球样本的发现为月球探测的未来提出了新的问题，科学家需要进一步探索月球岩浆的形成机制!