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月球表面獲得的鏟取樣，樣品呈細粒粉末狀。圖片來源：中國探月與深空探測網(wǎng)

■本報記者 甘曉

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

日前，中科院比較行星學卓越創(chuàng)新中心骨干成員、中國地質(zhì)大學（武漢）行星科學研究所教授肖龍團隊利用已有的遙感探測數(shù)據(jù)，對嫦娥五號著陸點及其區(qū)域地質(zhì)背景進行了研究，總結出嫦娥五號樣品六大潛在科學價值，為今后圍繞樣品開展深入科學研究提供參考。相關研究成果發(fā)表于《地球和行星科學快報》。

改寫人類對月球的認識

肖龍向《中國科學報》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，詳細分析了區(qū)域地質(zhì)背景、撞擊坑年代學、巖石類型和成因、月球動力學及熱演化和月壤形成方面的27個科學問題，在任務科學目標基礎上進行進一步細化，提出樣品在解答這些科學問題中可能提供的證據(jù)。

肖龍團隊認為，嫦娥五號樣品最為重大的6個科學價值如下：

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，遠古月球大約在43.5億年前開始發(fā)生火山活動，但結束時間尚不明確。對嫦娥五號樣品中富鈾礦物的定年可能將月球火山活動的結束時間延伸至約15億年前甚至更年輕。

第二，修正月球撞擊坑年代曲線。目前，撞擊坑大小—頻率統(tǒng)計定年法是對行星表面定年的唯一方法，應用中主要依靠基于已知年代樣品作為“定標點”形成的“年代曲線”。針對該“年代曲線”在10億~30億年范圍內(nèi)缺乏定標點的現(xiàn)狀，年齡在10億~20億年范圍內(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點，提高“年代曲線”可靠性。

第三，制約月球磁場結束時間及內(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)個可靠的定標點，增進人類對月球磁場及內(nèi)部熱狀態(tài)的認識。

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”是月球演化歷史中重要的科學問題，中高鈦玄武巖的采樣能為這一模型提供諸多證據(jù)。相對于年代距今大于30億年的阿波羅樣品，年代距今小于20億年的嫦娥五號樣品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及中高鈦月幔源區(qū)的關鍵性證據(jù)。

第五，探索風暴洋克里普地體性質(zhì)。“克里普地體”（KREEP）以鉀（K）、稀土元素（REE）和磷（P）而得名。目前為止，對KREEP元素的富集機制并沒有很好的認識。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，了解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曲線、區(qū)域次表層結構、遠處玄武巖性質(zhì)及源區(qū)等重要意義。

肖龍告訴《中國科學報》：“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識?！?/p>

“軟硬”皆備

2020年12月1日，嫦娥五號在著陸于風暴洋北部的呂姆克山地區(qū)成功采集1731克月壤樣品后，圓滿完成我國首次月球采樣返回任務。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，圍繞樣品的研究應當以科學問題為導向?！毙垙娬{(diào)，“方法上也要盡量選用少損壞、少污染樣品的原位分析?！?/p>

在肖龍看來，這就要求科研團隊在“軟硬”兩方面條件都要具備?！败浖敝傅氖强茖W思維，包括理論儲備、基礎數(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技術手段。

“目前，國內(nèi)許多實驗室已經(jīng)具備開展上述科學問題研究的理論基礎和技術手段?！毙埍硎?。

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構，遵循公平、公正、公開的原則，行使月球樣品相關的評審和咨詢等職權。

目前，嫦娥五號任務第一批月球樣品信息也已上線發(fā)布?？蒲腥藛T可訪問中國探月與深空探測網(wǎng)進入月球與深空探測科學數(shù)據(jù)與樣品發(fā)布系統(tǒng)，獲取有關信息，進行數(shù)據(jù)和樣品申請。

相關論文信息：

http://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116702

https://doi.org/10.1016/j.epsl.2021.116855