嫦娥五号月球样品研究取得系列原创性突破

会场照片。（任晖摄）

 嫦娥五号月壤中的玄武岩颗粒。（中国科学院地质与地球物理研究所供图）

1月16日，“第一届嫦娥五号月球样品研究成果研讨会”在京举办，来自高校、核工业等单位近百位专家及科研人员参加本次研讨会，相关科研工作者、学生近150位线上参会。

研讨会围绕嫦娥五号月壤样品基本特性、月球火山活动历史及年轻火山活动成因、月球水和挥发分的含量与来源、月球表面陨石撞击和太空风化作用、地外样品分析新技术等主题，开展了广泛深入的研讨。

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。

2020年12月17日，嫦娥五号样品舱带回了1731克月球样品，嫦娥五号样品首批样品于2021年7月12日向国内科学家发放，时隔一年，嫦娥五号月球样品已经完成了五次样品发放，共计发放198份65.1克样品，新成果竞相涌现。

其一，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，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（～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。

其二，嫦娥五号月壤玻璃珠年代学探讨内太阳系动力学。

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等机构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。

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。

其三，嫦娥五号样品中发现高含量的太阳风成因水。

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170 ppm。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。

其四，嫦娥五号样品月壤矿物中发现新矿物，命名为嫦娥石。

中核集团核工业北京地质研究院月壤研究团队，通过离子束扫描电镜等一系列高新技术手段，在十四万个月壤颗粒中，分离出一颗4*7*10微米大小的单晶颗粒（直径不到普通人头发丝的十分之一），并成功解译其晶体结构。经国际矿物学会（IMA）新矿物分类及命名委员会（CNMNC）投票通过，确证为一种新矿物——“嫦娥石”。

其五，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。

山东大学团队利用激光显微拉曼光谱技术分析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。

除以上5项代表性成果外，过去一年，嫦娥五号样品的相关研究已有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。

与会专家表示，本次研讨会的成功举办，既为月球样品科研团队提供了宝贵的交流契机，也为科研成果的集中展示提供了平台，进一步推动和促进我国月球科学研究和探测的高水平发展。