大約42.5億年前，月球形成初期，一顆直徑約200公里的天體撞擊月球南極，形成了一個(gè)直徑約2500公里、深度達(dá)百公里的巖漿池，這就是現(xiàn)在月球背面的南極-艾特肯盆地，也是月球三大構(gòu)造單元之一。
斗轉(zhuǎn)星移，隨著巖漿池冷卻結(jié)晶，諸如橄欖石、輝石等重的礦物沉到底部，形成下月幔；長(zhǎng)石等輕的礦物則浮到頂部，形成月殼。這里形成了月球上特定的巖石——南極-艾特肯撞擊熔巖，被科學(xué)家命名為南極-艾特肯蘇長(zhǎng)巖。
撞擊導(dǎo)致下部的月幔發(fā)生熔體抽取、變得“非常貧瘠”“極度虧損不相容元素和水”。理論上說(shuō)，“極度虧損”這些物質(zhì)的月幔是不會(huì)再熔融的。但約28億年前，月球內(nèi)部活力突然增強(qiáng)，觸發(fā)月幔產(chǎn)生熔融，從而引起了火山噴發(fā)?；鹕絿姲l(fā)的熔巖記錄下了這次月球內(nèi)部活力增強(qiáng)的事件。
“這就是我們所說(shuō)的‘大撞擊理論’和‘巖漿洋理論’?！痹谥袊?guó)科學(xué)院7月9日舉行的新聞發(fā)布會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員吳福元生動(dòng)描繪了月球演化進(jìn)程。當(dāng)天，他還公布：我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)利用嫦娥六號(hào)采回的月球背面樣品取得的4項(xiàng)最新研究成果，以封面文章形式發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。
這4項(xiàng)研究分別揭示了月背巖漿活動(dòng)、月球古磁場(chǎng)、月幔水含量及月幔演化特征，首次為人類(lèi)揭開(kāi)了月球背面的演化歷史，取得多個(gè)“首創(chuàng)性”的關(guān)鍵進(jìn)展。
此前，科學(xué)界對(duì)于月背的認(rèn)識(shí)主要基于遙感研究?！叭缃裎覈?guó)科學(xué)家從嫦娥六號(hào)月球樣品中獲得的一系列重要發(fā)現(xiàn)，正不斷顛覆和刷新人類(lèi)對(duì)月球的認(rèn)知?！敝袊?guó)科學(xué)院院士王赤說(shuō)。
“嫦娥”發(fā)射升空前，科研計(jì)劃已“上線”
長(zhǎng)期以來(lái)，人類(lèi)都對(duì)難以企及的“月之暗面”充滿(mǎn)著好奇，科學(xué)家們也在不懈探索月球“二分性”之謎。
與地球類(lèi)似，月球自?xún)?nèi)向外分別由月核、月幔與月殼構(gòu)成。但月球的正面和背面差異巨大：正面相對(duì)平坦，有廣闊的玄武巖平原；背面則高地遍布，月海稀少……月球“二分性”就是指其正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動(dòng)等方面存在顯著差異。
2024年6月，嫦娥六號(hào)成功攜帶1935.3克月背月球樣品返回地球，為人類(lèi)帶來(lái)了解碼月球演化歷史的“鑰匙”。美國(guó)科學(xué)院院士理查德·卡爾森評(píng)價(jià)：“嫦娥六號(hào)最令人印象深刻的是，它成功在先前被認(rèn)為無(wú)法到達(dá)的月球著陸點(diǎn)執(zhí)行采樣返回任務(wù)。最關(guān)鍵的是，它從月球背面靠近南極-艾特肯盆地的區(qū)域帶回了樣本?！?span style="display:none">IyJ即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
此次成果研究論文第一作者、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)副研究員周琴及其團(tuán)隊(duì)，對(duì)嫦娥六號(hào)返回樣品的玄武巖屑進(jìn)行分析，包括觀察巖石結(jié)構(gòu)、礦物成分和特殊的“化學(xué)指紋”(Sr-Nd同位素)分析。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，形成這些玄武巖的“初始原料”——月球內(nèi)部的深處物質(zhì)，狀態(tài)極其“貧瘠”，科學(xué)上稱(chēng)為“超虧損”。周琴說(shuō)：“這些為我們了解月球早期內(nèi)部如何分層、冷卻和演化提供了獨(dú)一無(wú)二的信息，是揭開(kāi)月球正背面巨大差異之謎的關(guān)鍵一步?！?span style="display:none">IyJ即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
中國(guó)科學(xué)院院士李獻(xiàn)華表示，系列成果首次系統(tǒng)揭示了南極-艾特肯大型撞擊效應(yīng)，這是月球科學(xué)的一級(jí)科學(xué)問(wèn)題，也是未來(lái)研究的重要方向。
其實(shí)，早在嫦娥六號(hào)發(fā)射升空的一年前，各項(xiàng)科研計(jì)劃就已“上線”。
吳福元介紹，2023年5月，地質(zhì)與地球物理研究所在嫦娥五號(hào)樣品研究的基礎(chǔ)上，成立專(zhuān)門(mén)的工作組，每周開(kāi)展科學(xué)研討。
2024年5月3日嫦娥六號(hào)發(fā)射當(dāng)日，地質(zhì)與地球物理研究所在文昌航天發(fā)射場(chǎng)就地成立了一支嫦娥六號(hào)“突擊隊(duì)”，由該所研究員楊蔚擔(dān)任隊(duì)長(zhǎng)。5月31日，地質(zhì)與地球物理研究所部署嫦娥六號(hào)樣品重點(diǎn)項(xiàng)目?！拔覀?cè)O(shè)置了四大研究課題，其中課題2是嫦娥六號(hào)樣品實(shí)驗(yàn)分析，我們做了7個(gè)方面的詳細(xì)設(shè)計(jì)?！眳歉Ｔf(shuō)。
8月24日，該所李秋立、楊蔚、蔡書(shū)慧3位研究人員終于盼來(lái)了他們心心念念的嫦娥六號(hào)月球樣品?！澳繕?biāo)明確，緊張有序，方案周密，協(xié)同奮戰(zhàn)”，這是當(dāng)天的嫦娥六號(hào)返回月球樣品研究項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)上，嫦娥六號(hào)“突擊隊(duì)”喊出的口號(hào)。
9月10日，各團(tuán)隊(duì)就已完成玄武巖年代、巖石學(xué)、地球化學(xué)、含水量、磁學(xué)、稀有氣體等6篇研究論文的投稿。
在嫦娥六號(hào)任務(wù)中，國(guó)家天文臺(tái)承擔(dān)了從科學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、著陸點(diǎn)選址，到載荷指令上行、數(shù)據(jù)接收處理，再到樣品解封、制備、分析的全鏈條工作。中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所建立了以院士領(lǐng)銜、匯集全所三十幾位青年科研工作者的研究小組，制訂了從樣品前處理、圖像學(xué)工作到成分定年、微量元素分析、同位素分析的測(cè)試計(jì)劃，甚至具體到每人每天。
李林曦是地質(zhì)與地球物理研究所一名00后在讀博士生，同時(shí)也是月幔水含量論文的共同第一作者，回憶那段時(shí)光，他說(shuō)：“收到嫦娥六號(hào)月球樣品之后，各課題組的導(dǎo)師們立馬開(kāi)啟集中攻關(guān)，一起研究、一起寫(xiě)論文?！彼诘摹霸虑驌]發(fā)分”課題組，基本上是按照“三班倒”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和論文修改工作。
令他最激動(dòng)的是，測(cè)試到可以證明月背內(nèi)部“超干”特性的月球含水量數(shù)據(jù)，“當(dāng)時(shí)就覺(jué)得幾天的夜沒(méi)有白熬”。
來(lái)自同一課題組的博士后何會(huì)存也認(rèn)為：“這是因?yàn)榍捌诖罅康摹A(yù)演’、預(yù)實(shí)驗(yàn)，把該踩的坑都踩過(guò)了，所以對(duì)研究結(jié)果有預(yù)期，也能在關(guān)鍵時(shí)刻快速有效地交出一份滿(mǎn)意答卷?！?span style="display:none">IyJ即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
從一顆“巖屑”中探知整個(gè)宇宙
發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，中國(guó)探月工程一期首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)自遠(yuǎn)表示，長(zhǎng)期以來(lái)，“美蘇樣本”僅揭示了月球40億年前至30億年前的片段，“相當(dāng)于我們只知道月球的青壯年期”，月球演化的歷史圖譜是一幅“殘卷”。
嫦娥五號(hào)從月球正面采回了迄今最“年輕”的、約20億歲的月球火山巖；嫦娥六號(hào)樣品最古老的玄武巖可追溯至42億年前，那時(shí)月球僅形成2億-3億年。從嫦娥五號(hào)到嫦娥六號(hào)的樣品研究，為月球演化歷史補(bǔ)上了關(guān)鍵幾筆。
中國(guó)科學(xué)家的研究成果率先解開(kāi)月球研究中“一老”“一新”兩大核心問(wèn)題?！翱梢哉f(shuō)開(kāi)創(chuàng)了月球研究的新時(shí)代，作出了重要貢獻(xiàn)。我也一直感受到你們工作的努力，謝謝你們！”歐陽(yáng)自遠(yuǎn)動(dòng)情地說(shuō)。
從嫦娥五號(hào)到嫦娥六號(hào)，南京大學(xué)一批批青年學(xué)子來(lái)到地質(zhì)與地球物理研究所實(shí)習(xí)、工作，已在老一輩科學(xué)家的指導(dǎo)下發(fā)表論文29篇，逐步開(kāi)始“挑大梁”。
李林曦小時(shí)候很喜歡撿各種“小石頭”，本科就讀于南京大學(xué)巖石學(xué)專(zhuān)業(yè)。大三暑假，他來(lái)到地質(zhì)與地球物理研究所實(shí)習(xí)，參與了嫦娥五號(hào)的樣品研究工作。
他告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者，“在嫦娥五號(hào)任務(wù)之前，我國(guó)探測(cè)器還未獲得地外樣品，我也在學(xué)習(xí)樣品分析的流程；而現(xiàn)在嫦娥六號(hào)樣品研究，大家在前期就劃分了明確的時(shí)間點(diǎn)、任務(wù)，集中協(xié)作攻關(guān)。包括我在內(nèi)的很多同學(xué)，也能在自己的科研工作中獨(dú)當(dāng)一面了?！?span style="display:none">IyJ即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
從一顆“巖屑”中探知整個(gè)宇宙，這也是“探月者”的工作。此次發(fā)布的4項(xiàng)最新研究成果中，地質(zhì)與地球物理研究所博士后張謙主要參與了嫦娥六號(hào)玄武巖樣品的高精度年代學(xué)分析工作?！跋鄬?duì)于嫦娥五號(hào)月壤主要由采樣點(diǎn)‘本地’的玄武巖風(fēng)化破碎形成，嫦娥六號(hào)月壤具有更多的‘外來(lái)’物質(zhì)、明顯更加復(fù)雜。這對(duì)年代學(xué)研究提出了更高的要求，需要將每一顆微小的‘巖屑’當(dāng)成獨(dú)立樣品看待，盡可能給每一顆‘巖屑’進(jìn)行定年。”
功夫不負(fù)有心人，張謙所在團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥六號(hào)月壤樣品中具有代表性的108顆玄武巖巖屑系統(tǒng)開(kāi)展了巖相學(xué)和年代學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其中107顆玄武巖巖屑形成于采樣點(diǎn)本地28億年前的火山噴發(fā)，此外還發(fā)現(xiàn)了一顆特殊的“高鋁”玄武巖巖屑，它的形成年齡為42億年前，是從月球背面其他玄武巖區(qū)域?yàn)R射而來(lái)。
此次發(fā)布研究成果中，參與月幔水含量研究的何會(huì)存，同樣參與了嫦娥五號(hào)的樣品分析工作，“嫦娥五號(hào)把遙不可及的‘月亮’帶到我們面前，給我機(jī)會(huì)近距離欣賞她；而嫦娥六號(hào)揭開(kāi)了‘月之暗面’的神秘面紗。這些研究都非常有趣，得到的研究成果令人振奮！”
按計(jì)劃，我國(guó)將在2026年前后發(fā)射嫦娥七號(hào)，對(duì)月球南極的環(huán)境和資源進(jìn)行勘測(cè)；2028年前后將發(fā)射嫦娥八號(hào)，驗(yàn)證月球資源的就地利用技術(shù)，也為后續(xù)月球科研站建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
何會(huì)存說(shuō)：“月壤的獲得是中國(guó)航天的壯舉，也給我們青年科研人員提供了舞臺(tái)和機(jī)會(huì)，我們趕上了好時(shí)候！‘我們的征途是星辰大?！谝徊讲阶呦颥F(xiàn)實(shí)?！?span style="display:none">IyJ即熱新聞——關(guān)注每天科技社會(huì)生活新變化gihot.com
作者：中青報(bào)·中青網(wǎng)見(jiàn)習(xí)記者 李思 記者 樊未晨 來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)
【編輯:李巖】
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