不久前,中国科学院大学(以下简称“国科大”)博士生导师、中国科学院地质与地球物理研究所(以下简称“地质地球所”)研究员李秋立团队,从嫦娥五号带回月壤样本中找到3颗火山玻璃珠,证明月球上的火山活动可以追溯到1.2亿年前,刷新了人们对月球岩浆活动时限的认知。相关成果发表于国际学术期刊Science(《科学》)。在明月高悬的中秋佳节,和国晓薇一起来听,国科大师生与月球“双向奔赴”的故事。
年轻的“脉搏”
约45亿年前,月球由一次地月大撞击产生的碎片聚集而成。几乎处于全熔状态的月球,只占地球质量的1.2%,传统上被认为会在较短时间内丧失热量,停止岩浆活动。岩浆活动的停止意味着月球在地质演化意义上“死亡”,研究岩浆活动的持续时间,对构建月球热演化模型有重要意义。在以往研究中,美苏带回的月球样品以及收集到的月球陨石样品,测定年龄基本大于30亿年。因此人们认为,月球的火山活动早已结束。2021年,嫦娥五号玄武岩样品的精确定年结果表明,20.3(±0.04)亿年前月球仍存在较大规模的岩浆活动,这将月球的地质生命延长了约10亿年。那么,月球会不会还存在更年轻的火山活动?
怀揣这样的追问,在“最年轻”的嫦娥五号月壤样品中,李秋立团队挑选出约3000颗玻璃珠,通过扫描电镜、电子探针、离子探针等分析手段,最终鉴定出3颗火山玻璃珠,并进一步对其进行铀-铅同位素体系定年,得出结论:这3颗珍贵的火山玻璃珠形成于1.2(±0.15)亿年前,代表了月球上存在这一期的火山活动。也就是说,1.2亿年前,月球的“脉搏”在跳动。
3颗火山玻璃珠的图像与铀-铅定年结果
这一年轻火山作用的确认,将月球的火山活动时间,又在嫦娥五号玄武岩年龄的基础上延长了近19亿年,远远超出了以往的经验推断。
不久前,相关成果发表于国际学术期刊Science。国科大2020级地球化学专业博士生王碧雯,国科大博士毕业生、地质地球所在站博士后张谦为论文共同第一作者,地质地球所副研究员何雨旸与研究员李秋立为共同通讯作者。 时钟拨回到2020年12月17日。当日凌晨,嫦娥五号返回器携月壤着陆地球,中国拥有了第一份自己的月壤样品。 来年夏天,王碧雯结束在雁栖湖校区的集中教学后,回所了解到的第一件大事,便是地质地球所关于嫦娥五号样品的研究工作与成就。 也正是在这一年,李秋立将嫦娥五号月壤样品中挑选出的3000余颗玻璃珠交到了王碧雯的手中。 月球上的玻璃珠成因有两种。除了本研究试图寻找的、由火山活动带来的“火山玻璃珠”,其余绝大多数都是由大大小小陨石撞击形成的“冲击玻璃珠”。在存在大量冲击玻璃珠的情况下,分辨出极其少的火山玻璃珠已经相当困难,而在无法确定嫦娥五号月壤中是否存在火山玻璃珠的前提下,找到符合条件的、年轻的火山玻璃珠,更是难上加难。一连几个月,王碧雯每天都在实验室,与小小玻璃珠打交道,给3000余颗玻璃珠进行“写真”。它们形态各异,有的像表情包,有的像爱心,有的像海豚,还有的像动漫角色……那些不均一的玻璃珠必然是冲击成因的,占到了73%以上。王碧雯又对剩余800余颗玻璃珠进行了元素含量方面的分析,的确存在一些符合前人判别标准的火山玻璃珠,然而这些标准是必要并不充分条件。要确认成因,就需要地球化学研究中被称作“指纹”信息的同位素来证明。王碧雯对上百颗玻璃珠进行了硫同位素研究,发现它们全部都偏重,仍指示撞击成因。由于机时紧迫,再加上大家普遍认为月壤中没有火山玻璃珠,团队着手准备有关“冲击玻璃珠硫同位素特征”的文章。 这一发现迅速引起强烈反响。经过团队成员组稿、投稿、修改等努力,一年后,文章在Science正式上线。 三年砺剑,锋芒始现。 “从游”与“同游” 对王碧雯而言,李秋立不仅是学业上的导师,还是生活中的引路人。在她的印象里,李秋立总是鼓励式教育,和蔼可亲,耐心倾听学生们的分享并给予建议。 “王孙岂愿踏孤征?碧水清波亦钟情。雯华十色终虚幻,冲出困境建伟功。”这是2023年春天,当王碧雯陷入沮丧低谷时,李秋立送给她的一首藏头诗。每句诗的开头连起来,是导师的暖心鼓励——“王碧雯冲”。 “当时看完特别感动,李老师的鼓励使我更加充满动力。”王碧雯动情回忆道。 同样令王碧雯难忘的,还有科研中团结协作的瞬间:一同在会议室里投屏写文章讨论、做完实验后一起用美食奖励自己……大家心往一处想,劲往一处使,最终守得云开见月明。 老师、师兄及合作者的指导,同门的帮助和关心,让她无数次重燃“冲出困境”的勇气:“保持好奇,保持期待,付诸努力,就一定有所收获。” 1.2亿年前宇宙的呼唤,终于听见公元21世纪的回响。不怕吃苦的钻研精神、不怕失败的乐观精神、善于思考的探索精神,是科研工作者始终如一的坚韧品格。 “少年应志存高远,不畏艰难险阻,砥砺前行,再接再厉,做一个对国家有用的人。”在3颗火山玻璃珠登上Science的那天,王碧雯在微信朋友圈写下目标与期待。 几千年来,月球,这位离我们最近的天体邻居,被赋予无限幻想与传说。人类的历史之于宇宙仅是沧海一粟,但在人们望向远方的眼睛里,那一抹不断求索、挑战未知的灼热将永远存在。 盈缺交替的轮回里,月球的故事、月壤的密码,依然在等待探索、破译。
研究成果发表于Science
嫦娥五号样品中的玻璃珠
火山玻璃珠的形成模式图
文章研究团队(左起分别为:张谦、李秋立、何雨旸、王碧雯)
王碧雯(后排中)与同门合影
10月30日,神舟二十一号载人飞行任务新闻发布会在酒泉卫星发射中心举行。中国载人航天工程新闻发言人张静波在会上表示,我们锚定2030年前实现中国人登陆月球的目标不动摇。张静波在会上介绍目前中国载人登月......
中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员徐义刚团队联合大湾区科研团队及国外合作者,通过对嫦娥六号月壤样品的高精度年代学研究,首次精确测定月球阿波罗盆地形成于41.6亿年前。这为揭示月球遭受太......
7月9日,中国嫦娥六号月球采样返回任务的首批4项研究成果,以封面形式在《自然》发表。当天,中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所(以下简称地质地球所)研究员吴福元与来自中国科学院国家天文台(以......
月球的磁性去了哪里?自从轨道飞行器在月球表面岩石中探测到强磁场的迹象以来,科学家一直在思考这个问题。如今,月球本身已不再具有固有磁性。最近,美国麻省理工学院科学家可能找到了答案。他们提出,一场远古的大......
一轮明月,自古以来寄托了无数人的向往与好奇。2024年6月,嫦娥六号任务成功带回1935.3克月球样品,实现了人类首次月球背面采样返回的创举,为更好认识月球提供了重要机遇。近一年来,我国科学家从嫦娥六......
美国科学家基于美国宇航局的“重力恢复与内部实验室”(GRAIL,或“圣杯号”)任务的引力场数据,研究认为月球内部深处可能存在温度差异。这种内部不对称或解释了月球表面外观的反差以及月球正面和背面之间火山......
“骝马新跨白玉鞍,战罢沙场月色寒”,“青女素娥俱耐冷,月中霜里斗婵娟”。古代诗人早已用细腻笔触描绘出月亮清冷之感,这般意境,恰似那自身不再产生热量的星球。月球诞生于约45亿年前的大撞击事件,由被甩出的......
近日,基于嫦娥六号样品,中国科学家在《自然》在线发表研究,首次发现月球背面的月幔比正面更干,其水含量不足百万分之二(小于2微克/克)。研究论文由中国科学院地质与地球物理研究所(以下简称地质地球所)研究......
2025年4月11日,南京航空航天大学物理学院杨浩教授团队和李伟伟教授团队,联合清华大学南策文院士,在介电储能领域取得重要突破,成功研发出储能密度高达215.8J/cm3的自组装树枝状纳米复合薄膜电容......
月球背面的南极-艾特肯盆地直径约为2500公里,是月球最古老、最大的撞击“疤痕”,记录了月球幼年时期遭受的巨大“创伤”。这个“疤痕”究竟有多古老?这是国际深空探测领域长期以来的首要科学目标之一,也是月......