研究团队|月幔“干”而不“热”，月球何以“延寿”8亿年嫦娥|月球|月球样品|岩浆

■采访人员许琦敏
昨天下午，国际顶尖学术期刊《自然》同时在线发表了三篇来自中国科学院地质与地球物理研究所的研究成果。研究证明，嫦娥五号月球样品为一类新的月海玄武岩，填补了美国和苏联月球采样任务的“空白” 。
围绕嫦娥五号月球样品年龄、源区性质和水含量三个科学问题，研究团队发现，就在20亿年前，月球还“活着” ，喷发过滚烫的岩浆，比此前预计的28亿至30亿年推迟了8亿至10亿年。
然而，与科学家此前猜测不同，研究发现，月幔中既没有放射性生热元素，也没有大量水的存在，由此提出行星科学全新重大课题——既然月幔“干”而不“热” ，究竟是什么使月球“活”到了至少20亿年前？
以小时计速
7天完成月壤分析
2020年12月17日，嫦娥五号返回舱成功着陆在我国内蒙古四子王旗，带回了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，人类再次从月球采回样品。
2021年7月12日，第一批嫦娥五号月球科研样品正式发放。当天下午，接到样品的中科院科学家立即投入实验，仅用20多个小时就完成了样品的初步鉴定和分选， 7天内完成样品的年龄、矿物、元素和同位素分析， 16天完成样品年代学以及月幔地球化学特征和水含量研究论文，并投稿到《自然》编辑部——三篇论文在线发表总共只用100天，创造了月壤研究“中国速度” 。
“在月球样品到来前，我们已把所有的技术环节都演练过了。 ”中科院地质地球所嫦娥五号样品研究组骨干杨蔚研究员说，研究组48名科研人员平均年龄仅39岁，几乎从未接触过月球研究，但每个人都各尽所能，不眠不休地展开研究。
从样品中选取需要的岩石碎片（也叫岩屑），是研究人员遇到的第一关。 “这些碎片与地球岩石差别较大，我们第一次在显微镜下挑选时，也不太确定。 ”杨蔚说，他们把部分碎片放在电镜下鉴定之后，再去样品中挑选。
由于“选材”精准，在分到的3克样品中，他们只损耗了150毫克，剩余的已归还给中科院探月工程地面应用中心，供别的研究团队研究。
就在这100天里，中国科学家获得了嫦娥五号着陆区岩浆年龄、源区性质的最新发现，刷新了人类对于月球的认识。
精确测定
20亿年前月球还“活着”
嫦娥五号的着陆点位于风暴洋西北处吕姆克山附近，那里有月球最年轻的月海玄武岩，也远离美国“阿波罗”和苏联“月球号”采样点。
行星是有“生命”的，其标志就是岩浆活动，一旦岩浆活动停止，就意味着行星“死亡” 。来自美国、苏联的月球样本和地球上月球陨石的研究已证实，月球上的岩浆活动至少持续到大约28亿至30亿年前，古老的岩浆喷发活动留下的黑色玄武岩形成了所见的“月海” 。但是，对于月球岩浆活动停止的确切时间，科学界一直存在争议。尤其是嫦娥五号采集带回的月海玄武岩，科学家预测其年龄在距今10亿年至30亿年间。
中科院地质地球所嫦娥五号样品研究组负责人、中科院院士李献华介绍，过去，科学家以统计撞击坑数量来大致判定岩石年龄——被小天体撞出的坑越多，岩石就越古老。可真要精确定年，还需要高分辨率的矿物分析设备。 “这些岩屑含铁高、含镁低，结构各不相同，但都来自于同一次玄武岩喷发事件。 ”李献华说，在观察了100多个岩屑后，他们从中挑选了50多个具有代表性的样本。样品岩屑90%以上只有3至5微米大小，得益于地质地球所耗费十多年发展起来的、测定精度高达3微米的超高空间分辨率铀—铅定年技术，研究团队顺利确定出玄武岩形成年龄为20.30±0.04亿年，证实月球最“年轻”玄武岩年龄为20亿年。