中国科学家精确测定月球年龄为20.3亿年

中国科学家精确测定月球年龄为20.3亿年2020年12月17日，嫦娥五号带回1731克月球样品，这是我国首次完成地外天体样品采集，也是时隔44年，人类再次带回月球样品。首批月球样品于2021年7月12日向国内科学家发放，目前已完成五次样品分发，共计198份、65.1克。样品发放一年半以来，相关研究已有50多项成果在国内外重要学术期刊发表，推动我国月球科学研究进入国际前沿。首批相关研究成果于2021年10月发布，在着陆区火山活动时代、源区性质等方面获得颠覆性认识，相关工作在《科学》和《自然》共发表四篇论文，在国际学术界引起巨大反响。2022年9月，国家航天局、国家原子能机构联合发布中国科学家首次在月球上发现新矿物“嫦娥石”，这是人类在月球上发现的第六种新矿物，我国成为世界上第三个在月球发现新矿物的国家。本次研讨会邀请14位专家作报告，介绍了嫦娥五号样品的申请评审使用情况、研究的最新成果和未来嫦娥六号采样任务。中国科学院地质与地球物理研究所李献华院士在报告中披露，我们中国科学院地质与地球物理团队2021年取得很好的成就，发表了三篇的《自然》文章，精确测定了嫦娥五号月壤样品的年龄是20.3亿年，而过去认为30亿年最晚到28亿年就结束了。嫦娥五号月球样品研究部分代表性成果——（1）嫦娥五号玄武岩揭秘月球年轻火山成因之谜2021年，中国科学家对嫦娥五号玄武岩的研究，证实月球火山活动可以一直持续到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知，也提出了新的科学问题：月球火山活动为什么持续如此之久。针对这一科学问题，中国科学院地质与地球物理研究所研究团队，采用新研发的扫描电镜能谱定量扫描技术分析了岩屑的全岩主量成分，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，限定了不同时期月球火山岩的源区组成，获得了它们熔融的温压条件。研究发现，与古老的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含有更高钙和钛，可能因为源区含有更高的（约20%）岩浆洋晚期形成的单斜辉石-钛铁矿堆晶体，导致月幔熔点降低，诱发年轻火山的形成。此工作量化了月球内部缓慢冷却的热演化过程，为“月球年轻火山成因”这一重要科学问题提供了全新的解释，将为启发新的月球冷却模型的建立，深化我们对月球的起源和演化的认识。（2）嫦娥五号月壤玻璃珠年代学探讨内太阳系动力学月壤中含有大量玻璃，撞击成因玻璃是了解内太阳系撞击历史的重要研究对象，能够反映月壳物质组成和内太阳系的撞击动力学。中国地质科学院地质研究所、中国地质大学（武汉）、澳大利亚科廷大学和国立大学、布朗大学、曼彻斯特大学、山东省地质科学研究院、瑞典自然历史博物馆、诺特丹大学的学者组成的国际研究团队对嫦娥五号月壤中的玻璃珠开展了系统的离子探针U-Pb定年，建立撞击溅射物数值模拟等方法，获得嫦娥五号撞击玻璃球粒准确的撞击年龄，并限制了月球上撞击玻璃球粒的传输距离应小于150km。通过与撞击坑频率年龄对比，初步确定了产生嫦娥五号撞击玻璃球粒的源撞击坑，并讨论了撞击玻璃球粒的年龄分布与内太阳系撞击体迁移的动力学过程，表明月球撞击通量变化可能与小行星带动力学过程有关。此工作首次获得了嫦娥五号月壤中的多组撞击玻璃球粒年龄，并与着陆区撞击坑关联，证实了月球20亿年以来撞击频率随着时间变化，这意味着地球历史上经历过撞击频率高于平均水平的时期，为地月系统撞击历史研究提供新的方向。（3）嫦娥五号样品中发现高含量的太阳风成因水相比于阿波罗和月球号在月球低纬度采样，嫦娥五号所采集的中纬度月球样品，为探究月表水含量和保存机制提供了全新的窗口。中国科学院地球化学研究所研究团队对嫦娥五号月壤样品中的辉石、橄榄石和斜长石矿物开展研究，分析了不同矿物中水的成因、含量与赋存状态，发现嫦娥五号矿物表层中存在大量的太阳风成因水，估算出太阳风质子注入为嫦娥五号月壤贡献的水含量至少为170ppm。结合透射电镜与能谱分析，揭示了太阳风成因水的形成和保存主要受矿物的暴露时间、晶体结构和成分等影响。此工作证实了月表矿物是水的重要“储库”，为月表中纬度地区水的分布提供了重要参考。（4）嫦娥五号样品月壤矿物中发现新矿物，命名为嫦娥石中国科学家首次发现月球新矿物，不仅体现了中国现代科技和工程技术水平，而且也是中国人对人类开展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进行详细研究，在十四万个月壤颗粒里找到了一个可以解结构的嫦娥石颗粒，并用聚焦离子束把它切割并提取出来，这是一颗4*7*10微米的颗粒。这项发现增添了矿物族新成员，特别是外星体矿物新成员，推动了矿物学学科的发展，为月球、行星科学研究提供了新的科学数据，具重大科学意义。该矿物是人类在月球上发现的第六种新矿物，我国成为世界上第三个在月球发现新矿物的国家。此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演化提供线索。（5）嫦娥五号样品月壤成分特征嫦娥五号样品是否可以代表着落区玄武岩的平均化学成分需要研究。中国地质大学（武汉）研究团队针对月壤样品建立一种新的分析技术，在最低2毫克样品极低损耗量情况下，同时准确测定了月壤中48种主量和微量元素含量。经过对两批次的铲取月壤进行七次抽样分析，结果高度一致，与国家天文台团队采用不同分析方法，对不同批次不同用量的月壤分析结果相同；与嫦娥五号任务遥感数据也一致，表明铲取月壤很均匀，可以代表着落区玄武岩的平均化学成分。经过与118个美国Apollo月壤样品、3个前苏联Luna样品的对比，我们发现嫦娥五号样品在化学成分上富铁、中钛、富钍。此外，镍含量远高于玄武岩，这表明有陨石加入，根据镍含量，估计有1%左右的陨石物质加入到月壤中。嫦娥五号着陆区位于风暴洋西北部的月海，但也可能存在月海之外的物质，源于撞击溅射混染。山东大学团队利用激光显微拉曼光谱技术了两份嫦娥五号月壤，研究发现嫦娥五号月壤的辉石和橄榄石矿物化学成分范围基本与嫦娥五号玄武岩一致，但仍存在少量（~5-7%）的富镁（Mg#>70）物质，这些富镁的镁铁质矿物有可能与Apollo样品中的镁质岩套岩石有关。推断嫦娥五号着陆区可能包含5-7%的外来镁质溅射物，其可能源自远离着陆区的大型撞击坑挖掘出的月壳物质。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339691.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339691.htm

嫦娥五号月球样品中发现"令人费解的矿物组合"

嫦娥五号月球样品中发现"令人费解的矿物组合"Procellarum月海上的新鲜环形山资料来源：NASA/GSFC/亚利桑那州立大学CE-5风化层样品01GP中含硅铁长石和硅辉石硅块的背散射电子(BSE)图像在铁长石、铁长石和类α-方石长石相周围光滑区域的相为无定形二氧化硅。Sft,seifertite;Sti,超石英;α,α-Crs-like-cristobalite-like。月球上布满了小行星撞击造成的陨石坑，由于月球上缺乏大气层和地质活动，这些陨石坑保持原样。小行星撞击产生的强烈压力和温度改变了月球岩石和尘埃顶层的成分，称为风化层，科学家们通过研究风化层来拼凑月球的演化历史。根据计算机模型的估计，Changesite-(Y)一定是在一次这样的小行星撞击之后形成的，根据计算机模型的估计，撞击可能会在任何地方留下一个1.9英里到20英里（3到32公里）宽的陨石坑，具体取决于撞击角度。此前的分析将嫦娥五号带回的月球岩石的年龄确定为19.7亿岁。Y+REE与其他阳离子在changessite-(Y)中的对比，表示为每56个O原子中的阳离子。数据列于表1。(a)Y+REEvsCa;回归方程为所示直线，拟合CE-5样品01GP的changessite-(Y)晶粒。(b)Y+REE与Na、Si和Mg、fe位原子在changesite-(Y)中的变化。镁、铁位原子包括镁、铁和锰。返回的嫦娥五号样本还含有以前已知的二氧化硅矿物的混合物，其中最著名的是镁铁矿和辉铁矿。科学家认为，这两种矿物很可能是在形成阿里斯塔克斯陨石坑的碰撞中沉积下来的，阿里斯塔克斯陨石坑是四个陨石坑中最年轻的一个，喷射物从该陨石坑中倾泻而下，落到嫦娥五号采样的地区。CE-5风化层样品01GP中玄武岩碎屑变址-(Y)的BSE图像。足总,铁橄榄石;Px,辉石;Pl,斜长石;Crs,方石英;Bdy斜锆石;有望,陨硫铁。众所周知，Seifertite在小行星撞击的高压余震中会变成Stishovite，但对于月球上的这些矿物，还有很多东西需要了解。研究报告的合著者、中国科学院的杜伟在一份声明中表示：“尽管月球表面覆盖着数以万计的撞击坑，但高压矿物在月球样本中并不常见。”“对此的可能解释之一是大多数高压矿物在高温下不稳定。”科学家表示，从理论上讲，镁铁矿和辉铁矿只有在比样品所见证的压力高得多的压力下才能共存，因此它们在嫦娥五号返回的样品中的存在是一个“令人费解的组合”。今年五月，中国预计将发射下一次探月任务——嫦娥六号，它将尝试从月球背面的南极-艾特肯（SPA）盆地收集样本。周三（2月6日）《物质与辐射》杂志上发表的一篇论文介绍了这项新研究成果。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422127.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422127.htm

嫦娥五号首次发现月球天然玻璃 建基地的好材料

嫦娥五号首次发现月球天然玻璃建基地的好材料对于嫦娥五号带回的迄今最高纬度、最年轻的月壤样品，中科院物理研究所、北京凝聚态物理国家研究中心开展了系统的物质科学研究。通过综合分析月壤中玻璃/非晶物质的形态、成分、微观结构和形成机制，研究团队发现了多种类型、不同起源的月球玻璃物质，构建了月壤玻璃/非晶相的分类目录，并从玻璃形成的角度揭示了采样点月球表面的空间环境特征及其对月表物质的改造作用。研究发现，月球表面存在着固、液、气多种转变路径的玻璃起源。月球表面频繁遭受陨石及微陨石撞击，导致矿物熔化和快速冷却，产生了各种形态的玻璃物质，包括旋转形状的玻璃珠（球状、椭球状、哑铃状等）、气孔构造的胶结质、流体形态的溅射物等。这些撞击起源的玻璃物质，记录了月球表面从数千米到纳米的多尺度撞击事件，而相关凝固玻璃的形态，取决于撞击温度主导的玻璃形成液体的粘度，由此可反演陨石的撞击强度。嫦娥五号月壤中球状、椭球状、哑铃状等旋转特征的玻璃珠嫦娥五号月壤中不同长径比的玻璃纤维尤为值得注意的是，嫦娥五号月壤中的玻璃物质，具有一些和美国阿波罗月壤显著不同的特征。首先，研究团队在嫦娥五号月壤中首次报道了天然存在的玻璃纤维。这些具有超高长径比的玻璃纤维，形成于撞击过程中粘稠液体的热塑成型，就像是实验室中通过热拉拔的方法制造非晶丝一样。和低长径比的玻璃珠相比，形成玻璃纤维的液体粘度更高，意味着对应的撞击温度和撞击速率更低，反映了月球表面较为温和的微撞击事件。这些天然的玻璃纤维证明，月壤具有良好的玻璃形成能力和优异的加工成型特性，肯定了在月球表面就地取材利用月壤加工生产玻璃建材的可行性，将为未来月球基地建设提供重要支撑。此外，嫦娥五号月壤表面的纳米沉积非晶层，远薄于阿波罗月壤样品，而且几乎不含有难熔元素以及纳米金属铁颗粒，仅由Si和O组成。这说明，气化月表物质的微陨石撞击强度更低，导致每次撞击事件产生的热蒸汽量更少，而且温度更低不足以气化其他难熔元素。这一发现不仅成功解释了嫦娥五号月壤高风化程度和低玻璃含量的矛盾，也对着陆区月球表面的太空风化、光谱特征和水含量等科学问题的研究具有指导意义。嫦娥五号月壤颗粒表面的气相沉积非晶层月球表面各类玻璃物质的不同起源示意图...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358547.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358547.htm

中国科学家推测月球年龄为20.3亿年

中国科学家推测月球年龄为20.3亿年中国国家航天局根据嫦娥五号采取的月球样品，推测月球的年龄为20.3亿年。据央视新闻星期二（1月17日）报道，嫦娥五号的首批样品于2021年7月12日向中国科学家发放，目前已完成五次样品分发，共计198份65.1克。科学家团队2021年通过对嫦娥五号采集月球样品中玄武岩的研究，证实月球火山活动可以一直持续到20亿年前，刷新了人类对月球岩浆活动和热演化历史的认知。中国科学院地质与地球物理研究所院士李献华说，中国科学院地质与地球物理团队2021年发表了三篇的《自然》文章，精确测定了嫦娥五号月壤样品的年龄是20.3亿年，过去认为30亿年最晚到28亿年就结束了。他说，通过对嫦娥五号月球样品的研究，加深了人类对于月球的认识，因此他们也更加期待嫦娥六号任务能够带来更多新的发现。李献华说，南极艾肯盆地直径非常大，超过2000公里，是太阳系最大的撞击坑，它很可能揭示了月球形成早期的很多的信息。嫦娥六号将是人类第一次到月球背面去取样返回，而且这个样品它带来的对月球演化的早期的信息有非常重要的科学意义。发布：2023年1月17日10:00PM

嫦娥五号月壤揭示月球高纬度地区或含有大量水资源

嫦娥五号月壤揭示月球高纬度地区或含有大量水资源中国科学家对嫦娥五号样品的最新研究显示，月表中纬度区域太阳风在月壤颗粒表层中注入的水比以往认为的更多，而月球高纬度区域可能含有大量具有利用价值的水资源。据新华社报道，中科院国家空间科学中心和地质与地球物理研究所联合团队对嫦娥五号月壤样品开展了实验研究，最新成果12月13日发表在国际权威学术期刊《美国国家科学院院刊》上。嫦娥五号于2020年底成功采回1731克月壤样品。研究团队基于再加热实验分析结果，对不同温度下月壤颗粒中氢的保存开展了数值模拟，结果显示太阳风成因水可在月表中、高纬度地区得到较好保存。领导这项研究的地质与地球物理研究所研究员林杨挺介绍，这里所说的水不是通常意义的水，而是存在于矿物中的结构水。“这一发现对于未来月球水资源的利用具有重要意义。中国计划在月球南极建科研站，我们的研究表明，月球南极区域的水含量可能比人们以往认为的还要多，而且这些月壤中的水通过粒度分选和加热，比较容易开采利用。”林杨挺说。发布：2022年12月13日2:16PM

嫦娥5号发回的新样本揭示了月球的历史和构成

嫦娥5号发回的新样本揭示了月球的历史和构成中国科学院国家天文台（NAOC）的一组科学家在李春来教授的指导下，最近在《自然通讯》上发表了他们的成果。为了确定嫦娥5号返回的月球土壤样本的矿物成分，该研究同时使用了光谱和X射线衍射（XRD）分析技术。李教授说："我们分析的近侧月球土壤样本原来主要是辉石。这让我们感到惊讶，因为早期基于遥感的研究表明橄榄石的丰度很高--这是玄武岩类别中另一种常见的火山矿物组合。"嫦娥五号样品揭示的晚期火星玄武岩矿物学的新光谱解释。资料来源：NAOC基于阿波罗和月球任务的研究表明，活跃的火山活动在43亿至31亿年前塑造了月海，其中大部分活动发生在36亿至38亿年前。月海是指由古代大型小行星撞击月球远端引发的火山活动所形成的黑暗玄武岩平原的术语。这些早期的调查依赖于像美国宇航局的月球矿物学绘图仪这样的月球轨道器和地球上的望远镜所收集的信息。尽管我们可以远程推断出很多关于月球的矿物成分，但在地球上有实际的月球土壤样本在我们的实验室里进行分析，为更彻底和精确的成分分析提供了可能性。李和他的团队首先使用光谱技术分析了他们的三个土壤样品。样品的整体光谱形状基本上是一致的。他们继续部署XRD，这表明样品是由辉石、易变辉石、斜长石、镁橄榄石、铁橄榄石、钛铁矿、石英、磷灰石和玻璃状材料组成。XRD结果显示，这些样品主要由辉石组成，而不是像早期研究表明的橄榄石。初步工作已经确定，嫦娥5号返回的土壤样品基本上是由一种以前从未被采样的月球玄武岩组成的。与以前任务中收集的火星样本相比，根据电子微探针分析，CE-5样本中辉石的主体成分相对富含铁和钙。为了分析这些样品，研究人员测量了在暴露于精确校准的X射线和可见光发射时吸收和反射的光的波长。每个样品所反射的东西根据X轴上的波长和Y轴上的强度被映射出来，生成一个光谱指纹。这三个样品之间有如此惊人的相似性，这向我们表明，我们观察到的富含铁的辉石在其他近旁火星上是相似的。这大大增强了我们对我们月球近侧矿物学的理解。李和他的团队的研究紧随其他最近的发展，这些发展吸引了月球科学家以及整个天文学界，包括今年早些时候也由嫦娥5号返回的样本产生的消息，表明月球上可能有地下困冰的形式的水。"对于月球地质学家来说，这些是令人兴奋的新进展，"李说。"作为未来任务的一部分，带回的更多样本将继续促进我们对月球表面的了解，并对空间探索有潜在的重大影响，因为科学界找到了利用月球矿物学的方法，可能还有水。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333823.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333823.htm