“嫦娥五號”采集的首批月球樣品，能為我們揭示月球的哪些奧秘,？

12月13日,，中科院紫金山天文臺發(fā)布，該臺徐偉彪研究員及其行星化學(xué)科研團隊聯(lián)合南京地質(zhì)古生物研究所,，對月球樣品進行研究后發(fā)現(xiàn),，樣品中有含有極高的鈦鐵礦含量，確定為高鈦玄武巖,。

此前,，國內(nèi)其他研究團隊在嫦娥五號月球樣品中發(fā)現(xiàn)了低鈦、中鈦玄武巖類型,。結(jié)合此次研究,，學(xué)者們推測，嫦娥五號月球著陸區(qū)或曾有多次火山噴發(fā),。成果近期在線發(fā)表于我國綜合類學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報》英文版,。

在月球樣品中發(fā)現(xiàn)極高的鈦鐵礦含量

2020年12月17日，嫦娥五號返回器攜帶1731克月球樣品成功返回地面,，首次實現(xiàn)了我國地外天體采樣返回,。

中國科學(xué)院紫金山天文臺是國內(nèi)首批獲得月球科研樣品的13家科研機構(gòu)之一,，研究員徐偉彪作為使用責任人獲批兩份共計15毫克的月球玄武巖樣品。

“此次采集的月球樣品是月海玄武巖,，它們主要分布在月球正面的盆地中,，可能是來自100公里至400公里深處的月幔部分熔融形成的?！毙靷ケ胍彩谴舜握撐牡耐ㄓ嵶髡?，他介紹，研究團隊利用高分辨率顯微CT,、掃描電子顯微鏡,、電子探針等對其中一個樣品開展了詳細的礦物學(xué)和三維斷層成像研究。

結(jié)果表明,，該樣品屬于月球火山玄武巖,，具有細粒—中粒次輝綠結(jié)構(gòu)。少量橄欖石斑晶分布在由輝石,、斜長石,、鈦鐵礦和其他副礦物組成的基質(zhì)中。主要組成礦物輝石的化學(xué)成分和演化趨勢與美國阿波羅計劃和蘇聯(lián)月球號計劃取回的高鈦玄武巖類型高度一致,。

徐偉彪表示,，該樣品含有極高的鈦鐵礦含量，體積百分數(shù)達17.8vol%,，豐度接近美國阿波羅計劃取回的月海玄武巖的最高值18vol%,。

為研究月球火山巖漿能量來源、月幔組成提供線索

“高鈦玄武巖很少見,，目前在所有收集到的月球隕石中基本沒有發(fā)現(xiàn)高鈦玄武巖,。因為鈦鐵礦處于月球淺層，一般分布在月殼以下與月幔以上的區(qū)域,，而玄武巖是月球深處月幔物質(zhì)經(jīng)高溫熔融產(chǎn)生的巖漿噴發(fā)出到月表,，冷卻后凝固而成的一種巖石，所以玄武巖中的鈦含量應(yīng)該很低,?！毙靷ケ虢忉專詴霈F(xiàn)高鈦玄武巖,，學(xué)界有一種假說認為,，鈦鐵礦因為比重較重，造成了月幔上重下輕的重力不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),，鈦鐵礦經(jīng)過翻轉(zhuǎn)下沉到深部月幔,，經(jīng)過熔融后，與巖漿一起噴發(fā)出來,，冷卻后被“封鎖”在玄武巖中,。

“這種情況并不常發(fā)生,，這說明嫦娥五號著陸采樣的區(qū)域，月?？赡馨l(fā)生過這種翻轉(zhuǎn),，才會產(chǎn)生高鈦玄武巖?！毙靷ケ胝J為,。

在此次樣品中，科研人員還發(fā)現(xiàn)了含量達0.5%的磷酸鹽礦物,，“磷酸鹽礦物一般富含稀土元素，還含有放射性生熱元素,，比如釷和鈾,，這些元素是產(chǎn)生玄武巖漿的能量來源?！毙靷ケ胝f,。

值得關(guān)注的是，此前國內(nèi)已有科研團隊發(fā)布,，在嫦娥五號采集的月球樣品中發(fā)現(xiàn)了低鈦,、中鈦月海玄武巖類型，“在同一地點每次噴發(fā)出來的巖漿都來自月幔的同一區(qū)域,，這個區(qū)域此前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了低鈦,、中鈦玄武巖，此次又發(fā)現(xiàn)了一種相對少見的富集稀土元素的高鈦月海玄武巖,，這表明嫦娥五號著陸區(qū)歷史上至少發(fā)生了3次,、非常可能是多次火山噴發(fā)活動,，也說明月幔源區(qū)的化學(xué)成分不均一,。”徐偉彪表示,，這為研究月球的演化提供了重要線索,。

“此次的研究發(fā)現(xiàn)，讓我們更加好奇,，在目前已知的月球演化的晚期,，為何還有這么多巖漿，月球內(nèi)部的熱源來源于哪里,?！毙靷ケ胝J為，高鈦玄武巖的發(fā)現(xiàn),，將有望解讀月幔源區(qū)不同物質(zhì)成分,、火山巖漿形成的能量來源和月球晚期火山活動的精細時空分布規(guī)律,，后續(xù)深化研究工作正在進行中。