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月球地质寿命增加10亿年!专访嫦五月壤首篇《科学》论文合著者

风暴洋是月球上一片巨大的火山平原。

数十亿年前,月球表面的熔岩湖终于干涸,形成了巨大的黑暗斑块,也就是月球的玛利亚平原。近日,中国嫦娥五号任务返回的月球岩石样本,使科学家们对最后一批熔岩流的凝固时间有了新的估计。

北京时间10月8日,以嫦娥五号月球样本为研究对象的首篇学术成果在《科学》期刊发表。中国地质调查局地质研究所研究员刘敦一与地质所海外高级访问学者、澳大利亚科廷大学教授AlexanderNemchin领衔的国际研究团队,证明月球在19.6亿年前仍存在岩浆活动,使目前已知的月球地质寿命“延长”了10亿年。精准的年龄测定不仅透露了月球最活跃的火山时期何时画上了句号,还可以作为标记,校准月球上其他事件的发生时间。

论文著者、布朗大学研究教授Jim Head表示,这些45年来首次返回地球的岩石样本,填补了人类理解月球历史的关键空白。随后,他在采访中进一步讨论了这些发现(注:以下回答均来自Jim Head教授)。

问:这些样本来自哪里?为什么它们这么重要?

答:阿波罗任务和苏联月球任务主要收集了月球近端中部和东部的样本,本次的样本则取自人类几乎未曾踏足的月球西部――随着遥感数据的积累,科学家们发现月球上最近的火山活动肯定发生在这些区域,例如风暴洋平原的Rümker火山丘附近。

问:研究关注了样本的年龄与组成成分,样本的年龄能告诉我们哪些信息?

答:首先,它能帮助科学家拼凑出月海火山活动的持续周期表,这对人类构建月球热演化模型至关重要。这些样本是月球上最年轻的火山沉积物之一,因此,获取矿床年龄可以划定月海火山活动的时间框架。

其次,样本对于确定月球其他特征的绝对年龄也有重要价值。此前,当人类观察月球表面或地质特征时,没有使用放射性测定年代的样本,而是借助陨石坑的尺寸-频率-分布来估计它的年龄。通过计算不同大小的陨石坑,虽然可以确定一块区域的相对年龄,但对于10亿~30亿年前的地质特征而言,人类缺乏有效的数据来确定撞击通量。因此,一种表面的绝对辐射年代测定有助于校准通量曲线,进而帮助确定其他表面的年代。这不仅适用于月球,还可用于校准火星和金星的年龄。

问:关于样本的化学成分,有什么重要的收获?

答:样本采集地是月球上一片非常独特的地区,那里可能存在极高含量的放射性元素――钍。这可能是导致该地区的火山活动持续时间比其他地区长得多的主要原因。放射性元素集中在一起产生的巨大热量融化了地幔,形成了火山流。然而,这次我们并没有在样本中发现放射性元素异常升高的证据。相反,其成分与来自更古老矿床的月海玄武岩相似。这对月球长期火山活动的假说构成了挑战。

科界原创

编译:德克斯特 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《科学》

期刊编号:0036-8075

原文链接:https://phys.org/news/2021-10-newly-moon-samples-chronicle-dying.html

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