嫦娥五號月壤首篇論文即登《科學》：月球死亡時間延長十億年

當地時間10月7日，國際知名學術期刊《科學》上發表了我國嫦娥五號返回月球岩石樣本的第一篇研究成果，該研究證明月球在約19.6億年前仍存在岩漿活動，使目前已知的月球地質壽命“延長”了10億年，為完善月球演化歷史供了關鍵科學證據。

該研究由中國地質科學院地質研究所北京離子探針中心研究員劉敦一和高級訪問學者澳大利亞科廷大學教授Alexander Nemchin領銜的國際研究團隊完成，論文標題為《嫦娥五號年輕玄武岩的年代與成分》。

對於此項研究成果對我國科學界的意義，劉敦一接受中國航天報採訪時表示，“這是一個重要的開端和起點，取得了一個重要的成果，對相關學科的帶動作用很大。我們國家雖然很多研究機構都設了信息研究中心，但是資料來源有限，特別是在月球樣品方面。這次月壤研究對我國來說，在技術方法、成果和地質上的意義都是非常新的內容，對相關學科發展有重要的推動作用。”

北京離子探針中心掛著一句標語：“是我們的，也是你們的；是中國的，也是世界的”。劉敦一解釋稱，“這是我們堅持的理念，是一種格局，和這次取得重大成果也是有聯繫的。在科學領域，國際合作很重要，我們堅持科技資源共享、知識共享，成果屬於國際團隊的每位成員。但首先要感謝航天人，月球采樣返回，讓我們國家有了自己的月壤可以研究，現在有了成果，沒有辜負他們的辛勞。”“雖然過去我們對阿波羅任務取回的月壤進行過研究，也取得了一定的成果，但只是承擔一部分工作。這次是從頭到尾自己做，缺乏一定的經驗。所以我們組建了一支龐大的國際團隊，包括美國、澳大利亞、英國和瑞典的科學家在內。這篇論文的25個作者中，有12個是國外的，他們提供了很多新的方法和思路，作出了重要貢獻。”他表示。

月球岩漿作用的停止時間，即是月球在地質意義上的死亡時間。這一直是月球演化歷史研究中的重大科學問題。自美國和蘇聯分別執行“阿波羅（Apollo）”和“月球（Luna）”月球探測任務以來，在對這些樣品進行長達52年的科學研究後，人類對月球的地質演化歷史有了更清晰的認識，但這個問題仍未得到解決。此前關於月球樣品的研究成果並未發現月球存在晚於29億年的岩漿活動。

嫦娥五號月球探測器在2020年12月帶回了44年來第一批新鮮的月球岩石和碎片樣本。 這批樣本的采樣點在風暴洋東北角的玄武岩區域——這是月表最年輕的月海玄武岩區域，所采集的樣品應含有年輕的月球玄武岩。

論文第一作者地質研究所助理研究員車曉超接受中國航天報採訪時表示，“我們團隊7月12日取得月球樣品後，當天便投入研究工作，對樣品中的岩石和礦物進行了密集、高強度的元素和同位素分析，並在此基礎上開展了系統的年代測定。在不到1個月的時間裡，我們篩選出玄武岩岩屑數十顆 、角礫岩岩屑數十顆、玻璃球粒200余顆、膠結玻璃數十顆；完成樣品靶製備16個、顯微照片2000余張、電子探針分析500餘點，能譜分析2000餘點、高分辨率二次離子質譜（SHRIMP）定年200餘點，形成相關數據庫。”

他表示，“通過掃描電子顯微鏡，我們發現，（舉個例子）在這塊粒徑500微米（0.5毫米）的玄武岩岩屑上，可定年的磷灰石粒徑普遍在5~10微米之間，只有頭髮絲直徑的十幾分之一，可以說非常小，這給我們的工作增加了難度，基本達到了儀器探測分析的極限。但最後，我們得到了‘月球直至19.6億年前仍存在岩漿活動’這一重大成果。”

研究團隊中國內外成員實時遠程討論，用詳盡的微區原位高分辨率二次離子質譜（SHRIMP）定年數據和堅實的岩石礦物地球化學數據，證明了該岩石的年齡約為19.6億年（1963 ± 57 百萬年），這意味著月球直至19.6億年前仍存在岩漿活動，使目前已知的月球地質壽命“延長”了10億年。

此外，確定月球年輕岩漿活動的精確年齡還可以校準用於確定月球和其他行星表面年齡的隕石坑計數技術——遙感隕石坑直徑頻率分布定年法。

月球本身大約有45億年的歷史，幾乎和地球一樣老。與地球不同的是，月球沒有多年來往往會抹去隕石坑的侵蝕或造山過程。於是，科學家們利用月球隕石坑來開發估計其表面不同區域年齡的方法。

“月球隕石坑中有很多小坑，小坑越多，說明隕石坑越古老，但遙感定年法需要樣品同位素數據進行標定。因此，嫦娥五號玄武岩樣品的同位素地質年代可以修正遙感定年法。由於過去對月球岩漿演化後期的定年缺少同位素地質定年法的支撐，遙感定年法認為月球岩漿活動終止時間應在30億年到12億年之間。我們這次研究成果發表後，就修訂了這個區間。如果未來有更多的發現，還會進一步精確。”劉敦一在接受中國航天報的採訪時表示。