紫荆杂志（记者 冯琳）北京报导：月球上火山活动何时停止？曾经的岩浆活动如何维持？月幔到底有多“干”？嫦娥五号月球样品具有怎样的特征？要想解答这些问题，可以从中国科学院最新发布的嫦娥五号月球科研样品最新研究成果中找寻答案。

10月19日，中国科学院地质与地球物理研究所（以下简称地质地球所）和国家天文台主导，联合多家研究机构通过三篇《自然》论文和一篇《国家科学评论》论文，描述了中国嫦娥五号月球样品返回任务的研究结果，为月球热演化和化学演化提供了新知。

月球玄武岩年龄测试 中科院供图

证实月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年

2020年12月17日，嫦娥五号将约1.73千克的月球物质带回了地球，距离之前美国阿波罗号和苏联月球探测器（Luna）带回月球样本已经过去了40多年。嫦娥五号选择的著陆点是最年轻的月海玄武岩区域之一，形成于火山喷发之后。这些火山岩记录了月球热演化和化学演化的历史。之前对月球样本进行的放射性同位素测年显示，大部分月球火山活动在约29-28亿年前停止。撞击坑计数定年法是另一种计算行星表面年龄的方法，该方法预测月球可能在30-10亿年前还有火山流，提示火山活动的持续时间可能比之前认为的更久。由于缺少返回样品用于校准，后一种定年法存在很大的不确定性。

在最新的研究中，中科院科研人员利用超高空间解析度铀-铅（U-Pb）定年技术，对嫦娥五号月球样品玄武岩岩屑中50余颗富铀矿物（斜锆石、钙钛锆石、静海石）进行分析，确定玄武岩形成年龄为20.30±0.04亿年，证实月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年。也就是说，月球直到20亿年前仍存在岩浆活动，比以往月球样品限定的岩浆活动停止时间延长了约8亿年。

科研人员介绍，科学家曾以一种统计区域撞击坑的大小和数量的方法，推断嫦娥五号著陆区是月球最年轻玄武岩单元之一，这一区域的年龄为10至30亿年，这种方法存在著极大不确定性。此次嫦娥五号玄武岩的精确年代学资料为撞击坑统计定年曲线提供了关键锚点，将大幅提高内太阳系星体表面的撞击坑统计定年精度。此次研究采用的超高空间解析度的定年和同位素分析技术处于国际领先水准，为珍贵地外样品年代学等研究提供了新的技术方法。

扫描电子显微镜下进行成分分析 中科院供图

同时，月球最晚期岩浆活动的成因一直是未解之谜，目前科学界存在两种可能的解释：岩浆中富含放射性元素以提供热源，或富含水以降低熔点。最新研究基于地质地球所研发的超高空间解析度同位素分析技术，取得了意料之外的结果：嫦娥五号玄武岩初始熔融时并没有卷入富集钾、稀土元素、磷的“克里普物质”（这几种元素在地球化学上被称为“不相容元素”，意为不容易进入到固体中的元素），嫦娥五号样品富集克里普物质的特征，是由于岩浆后期经过大量矿物结晶固化后，残余部分富集而来。这一结果排除了嫦娥五号著陆区岩石初始岩浆熔融热源来自放射性生热元素的主流假说，揭示了月球晚期岩浆活动过程。

对于岩浆源区是否富含水，科研团队利用地质地球所纳米离子探针研发的分析技术，计算嫦娥五号玄武岩中的水含量和氢同位素组成，获得月幔源区的水含量仅为1-5微克/克，也就是说月幔非常的“干”。科研人员指出，这一发现也排除了月幔初始熔融时因水含量高而具有低熔点，导致该区域岩浆活动持续时间异常延长的猜想。
该系列成果对月球热演化历史研究提出了新的科学问题，月球冷却如此之慢的原因并不清楚，需要全新的理论框架和演化模型，对未来的月球探测和研究提出了新的方向。

研究成果获国际专家高度评价

这是首批由我国科学家主导独立完成的嫦娥五号月球科研样品研究成果，充分彰显出中国科学家的科研水准和创新能力。这些成果得到国际专家的高度评价，美国新墨西哥大学月球与行星科学研究所的查理斯·席勒高级研究员、卡内基研究所理查·加尔森研究员等认为该系列成果“提供了迄今为止月球上确定的最年轻的玄武岩的证据”、“改变了我们对月球的热历史和岩浆历史的认识”、“对我们认识月球起源和演化具有重要的意义”。

国家航天局探月与航太工程中心受国家航天局委托，实施月球样品的具体管理工作。2021年7月12日，嫦娥五号任务第一批月球科研样品正式发放，国内共有13家科研机构获得约17476.4 mg样品。

显微镜下挑选月壤中的微米级颗粒 中科院供图

中国科学院高度重视月球科研样品研究工作，第一时间组织全院月球和行星科学领域的科研人员，开展多学科交叉的优势队伍协同攻关，全面开展嫦娥五号月球科研样品综合分析和研究，于2021年5月正式设立重点部署专案“嫦娥五号任务月球科研样品综合研究”。该专案以月球科研样品的基础物理特性、物质成分为研究物件，解构嫦娥五号月球科研样品的特性资讯。此次发表的4篇文章，是该专案取得的首批研究成果。

中国科学院还积极推动嫦娥五号月球科研样品分析研究的国际合作交流。目前，基于中法两国科学家在空间领域的长期友好合作基础，中国科学院和法国空间研究中心以及法国科研中心在月球样品合作研究方面已经初步达成共识，双方将以人员交流和共同研究专案的形式开展互补合作。未来中国科学院还将继续加强与国际科技界在月球样品研究方面的交流与合作。