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

日前，中國科學(xué)院比較行星學(xué)卓越創(chuàng)新中心骨干成員、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)行星科學(xué)研究所肖龍教授團(tuán)隊(duì)利用已有的遙感探測數(shù)據(jù)，對嫦娥五號(hào)著陸點(diǎn)及其區(qū)域地質(zhì)背景進(jìn)行了研究，總結(jié)出嫦娥五號(hào)樣品6大潛在科學(xué)價(jià)值，旨在為今后圍繞樣品開展深入科學(xué)研究提供參考。

研究成果在學(xué)術(shù)雜志《地球和行星科學(xué)快報(bào)》(Earth and Planetary Science Letters)上發(fā)表。

改寫人類對月球的認(rèn)識(shí)

肖龍向《中國科學(xué)報(bào)》介紹，此次研究沒有利用嫦娥五號(hào)樣品，而是通過遙感探測等手段，詳細(xì)分析了區(qū)域地質(zhì)背景、撞擊坑年代學(xué)、巖石類型和成因、月球動(dòng)力學(xué)及熱演化和月壤形成方面的27個(gè)科學(xué)問題，在任務(wù)科學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)化，提出樣品在解答這些科學(xué)問題中可能提供的證據(jù)。

肖龍團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，嫦娥五號(hào)樣品最為重大的6個(gè)科學(xué)價(jià)值如下：

第一，限定月球火山活動(dòng)時(shí)限。此前對月球隕石的研究已經(jīng)證實(shí)，遠(yuǎn)古月球大約在43.5億年前開始發(fā)生火山活動(dòng)，但結(jié)束時(shí)間尚不明確。對嫦娥五號(hào)樣品中富鈾礦物的定年將可能將月球火山活動(dòng)的結(jié)束時(shí)間延伸至約15億年甚至更年輕。

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(jì)定年法是對行星表面定年的唯一方法，應(yīng)用中主要依靠基于已知年代樣品作為“定標(biāo)點(diǎn)”形成的“年代曲線”。針對該“年代曲線”在10-30億年范圍內(nèi)缺乏定標(biāo)點(diǎn)的現(xiàn)狀，年齡在10-20億年范圍內(nèi)的嫦娥五號(hào)樣品將為年代曲線提供一個(gè)甚至多個(gè)可靠的定標(biāo)點(diǎn)，提高“年代曲線”可靠性。

第三，制約月球磁場結(jié)束時(shí)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(shí)消失，成為月球熱演化過程中最受關(guān)注的事件之一。嫦娥五號(hào)樣品也有望在月球磁場變化曲線上投上一個(gè)甚至數(shù)個(gè)可靠的定標(biāo)點(diǎn)，增進(jìn)人類對月球磁場及內(nèi)部熱狀態(tài)的認(rèn)識(shí)。

第四，揭示深部月幔性質(zhì)及優(yōu)化月球巖漿洋模型。“巖漿洋模型”是月球演化歷史中的重要科學(xué)問題，中高鈦玄武巖的采樣能為這一模型提供諸多證據(jù)。年輕于20億年的嫦娥五號(hào)樣品相對于老于30億年的阿波羅樣品將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(shí)，嫦娥五號(hào)樣品將有可能提供鈦鐵礦倒轉(zhuǎn)及中高鈦月幔源區(qū)的關(guān)鍵性證據(jù)。

第五，風(fēng)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(jī)制并沒有很好的認(rèn)識(shí)。嫦娥五號(hào)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，外來濺射物及其反映的地質(zhì)歷史。嫦娥五號(hào)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(xué)曲線、區(qū)域次表層結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)處玄武巖性質(zhì)及源區(qū)等重要意義。

肖龍指出：“我們相信，圍繞嫦娥五號(hào)樣品的研究有希望改寫人類對于月球的認(rèn)識(shí)。”

“軟硬”皆備

2020年12月1日，嫦娥五號(hào)在著陸于風(fēng)暴洋北部的呂姆克山地區(qū)、成功采集1731克月壤樣品后返回，圓滿完成我國首次月球采樣返回任務(wù)。這也是1976年蘇聯(lián)月球24號(hào)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(hào)月球樣品來之不易，圍繞樣品的研究應(yīng)當(dāng)以科學(xué)問題為導(dǎo)向。”肖龍強(qiáng)調(diào)，“方法上也要考慮到盡量選用少損壞、少污染樣品的原位分析。”

在肖龍看來，這就要求科研團(tuán)隊(duì)在“軟硬”兩方面條件都要具備。“軟件”指的是科學(xué)思維，包括理論儲(chǔ)備、基礎(chǔ)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(guān)技術(shù)手段。

“目前，國內(nèi)許多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)具備開展上述科學(xué)問題研究的理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段。”肖龍表示。

為充分發(fā)揮月球樣品科研價(jià)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(huì)正式成立。委員會(huì)將作為月球樣品管理的專家咨詢機(jī)構(gòu)，遵循公平、公正、公開的原則，行使月球樣品相關(guān)的評審和咨詢等職權(quán)。

目前，嫦娥五號(hào)任務(wù)第一批月球樣品信息也已上線發(fā)布。科研人員可訪問中國探月與深空探測網(wǎng)(www.clep.org.cn)，進(jìn)入月球與深空探測科學(xué)數(shù)據(jù)與樣品發(fā)布系統(tǒng)，獲取有關(guān)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)和樣品申請。

關(guān)鍵詞： 嫦娥五號(hào) 科學(xué)家