科学家近 50 年来首次发现新月球岩石

冷战结束后首次运送的月球岩石和土壤已经显示出月球古老历史中极端表面状况的痕迹。

2020 年 12 月 1 日，中国国家航天局的嫦娥五号着陆器登陆月球。两周多一点后，它带回了月球岩石和风化层样本，这些样本是在着陆点的风暴洋区域钻取和挖掘出来的。风暴洋是一片数千公里宽的巨大暗带，在月球的近侧可见。在这个低地区域内，着陆点是月球地质上较年轻的区域之一，这些样本也是有史以来带回地球进行分析的最年轻的样本。

1969 年 7 月，阿波罗 11 号将第一批月球样本带回地球。但自 1976 年苏联的月球 24 号任务以来，没有一次任务将月球岩石或土壤带回地球实验室，因此嫦娥五号的样本是 45 年来首次。此次任务是中国探月历史上的第五次任务，以中国神话中的月亮女神命名。

“嫦娥五号任务是继阿波罗任务和月球任务之后，人类探索月球的里程碑。” 中国地质大学行星地质学博士生钱宇琪说道，他是样本初步分析团队的一员。

钱学森在最近召开的欧洲行星科学大会（一场国际行星科学会议）上公布了该团队的研究成果。

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钱学森表示，自上次采样任务以来，科学家对月球的认识发生了巨大变化，这是他们第一次能够将他们的知识与新的样本进行比较，以了解“我们是否对月球有正确的认识”。

中国航天局将决定哪些计划中的实验将使用近两公斤的新鲜样本。“我们很幸运，因为嫦娥五号的样本申请竞争非常激烈，”钱说。

中国地质大学申请了第一批返回样品，并于 7 月获得了仅 200 毫克的嫦娥五号货物。钱说，中国国家航天局收到了 85 份申请，其中只有 31 份获得批准。

在嫦娥五号带回样品之前，钱学森在之前的研究中试图判断着陆点的年龄，并根据遥感数据得出了 18 亿至 22 亿年的估计值。当团队获得样品时，他们发现该地区正好处于他估计范围的中间——大约 20 亿年，钱学森说，这让人松了一口气。

研究小组发现，大约 90% 的样本都是月海玄武岩（低地地区的岩石），剩下的 10% 则是来自较为稀有来源的混合材料。

这些奇异物质包括“非月海物质”，如遥远的撞击喷出物、玻璃状火山珠、坠落陨石的残骸以及月球盾状火山的富含二氧化硅的物质。

样本的组成使得研究小组能够利用地质法医学推测该地区的历史。他们发现，造成 39 公里宽的哈帕拉斯陨石坑的撞击很可能将喷出物一直抛射到 300 公里外的嫦娥五号着陆点，这些喷出物构成了大量外来物质。另外两个巨大而遥远的陨石坑，分别位于 1300 公里和 600 公里外的哥白尼陨石坑和阿里斯塔克斯陨石坑，也添加了大量外来物质。尽管它们距离着陆点很远，但这三个陨石坑都是由巨大的撞击造成的，这些撞击可能会将物质抛射到月球上。

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这些火山珠还提供了古老、炎热的月球的地质记录，当时月球上仍有喷发的火山。这些小水滴落到周围空间并冷却，然后雨点般降落到月球表面。阿波罗任务带回了一些火山珠，科学家们在 2008 年了解到，这些火山珠的样本中含有来自地下深处的古老月球水。

钱学森表示，嫦娥五号的样本对于确定月球特征的年龄也很重要，因为目前的老化模型对 30 亿年以上或 10 亿年以下的特征很有效，但对介于 30 亿年和 10 亿年之间的特征则不那么准确。钱学森表示，有了这 20 亿年前的样本，科学家将能够更好地校准年代测定模型以适应这一差距。

随着美国宇航局即将进行的阿尔忒弥斯 (Artemis) 任务将带回更多月球样本，国际科学界珍贵的月球岩石宝库有望很快继续增长。