2021年10月17日 10:00
【科學快訊】
2020年12月1日，嫦娥五號在月球正面的呂姆克山脈附近著陸。半個多月後，12月17日，它順利結束了太空之旅，降落在內蒙古中部草原的預定區域。
嫦娥五號返回器。|圖片來源：中國國家航天局探月工程 via TheConversation
這次探索創造了曆史，它帶回了1731克月球樣本，這是自1976年蘇聯月球24號任務以來，人類時隔44年後再次從月球上采集到樣本。
對於研究來說，帶回樣本僅僅是第一步。這些珍貴的「時間膠囊」中封存著大量關於過去的信息。
近日，在《科學》雜志上發表的一項新研究中，一組包括中國科學家在內的國際團隊發表了令人驚訝的新結果：月岩分析證實，19.7億年前，月球表面的熔岩仍在流動。這些由嫦娥五號帶回的樣本也是迄今為止在月球上發現的最年輕的火山岩。
在月球的地質曆史上，許多火山噴發都發生在月球表面，噴發事件形成了大片的玄武岩（一種火山岩），也被稱為月海。當我們抬頭仰望月亮時，它們就是我們看到的一塊塊「黑斑」。
但原先許多研究認為，大多數火山活動發生在30億至40億年前。因為噴發事件所需的條件是，行星內部得存在足夠的熱量，來產生過程中所涉及的熔融物質。通常認為，對於一個像月球那麼大的天體來說，這種程度的熱量在天體形成的相對較早時期就應該已經不存在了。
此前，人們已知的最年輕的月岩來自20世紀60年代和70年代美國阿波羅任務和蘇聯月球任務所收集的樣本，這些樣本都有至少約30億年的曆史。對來自月球的隕石研究同樣證實了這一點。
但過去幾年針對月球表面拍攝的遙感圖像卻表明，月球上的岩石可能比以前帶回地球直接研究的樣本要年輕得多。
一些科學家采取了一種名為撞擊坑計數法的估算方式，這種方法能估計出天體表面年代。根據月球表面撞擊坑的數量，研究推斷月球上應當存在更年輕的火山岩。
但這顯然需要月岩樣本才能證實。嫦娥五號任務的目標之一便包括找到月球上一些最年輕的火山爆發的證據。
在北京的高靈敏度高分辨率離子微探針（SHRIMP）中心，研究團隊使用儀器對嫦娥五號采集到的樣品進行了分析。首先，科學家對材料進行了分類，中國科學家人工挑選了幾塊大小約2毫米的玄武岩碎片進行調查。
隨後，團隊采用了建立在早先分析基礎之上的方法進行了實驗室分析。確定岩石年齡的過程實際上非常複雜，簡單來說，他們需要用一束聚焦的帶電粒子束，使得岩石中的不同礦物相噴射出物質，並分析了這些物質。
最終，研究確認，這些火山岩的年齡約19.7億年，比之前所有的月球火山岩樣本都要年輕。
這一結果非常令人興奮，但它也帶來了一個新的科學謎團：這些噴發活動所需的內部熱量來自何處？為什麼月球在形成25億年後仍然有足夠的內部熱量繼續維持火山噴發活動？
雖然科學家此前曾提出，月球內部高濃度的放射性元素可能會熔化月球內部的岩石物質，但這些樣本的成分已經表明，這並不是這種情況的驅動力。
另外一種假說被稱為潮汐加熱。也就是說，月球內部的熱量是由月球、地球和太陽之間的引力引起的拉伸和擠壓而產生的。但這仍需要更多觀測來證實。
又或者，月球地幔成分的某個獨特方面，可能會導致較低的熔融溫度，從而解釋了熔融物質是如何形成的。
一般來說，各種岩質行星和衛星上的玄武岩都很相似，但也有一些關鍵差異能讓它們變得獨一無二。
月球玄武岩可能是在更熱的條件下形成的，因為月球上的水比地球上的更稀缺。水的存在可以改變岩石熔化或凝固的溫度，月球上較熱的地層可以使岩石的化學成分產生一些微妙但重要的變化，讓它們不同於地球上相似類型的岩石。例如，許多月岩中鈦的含量非常高，這在地球上是前所未見的。（但嫦娥五號收集的岩石中鈦含量中等。）
因此，接下來的研究重點便是分析更多碎片，確定它們在化學成分上的差異。這將有希望告訴我們更多關於岩石形成的具體條件。
這不僅是第一次直接證實月球上存在更年輕的火山岩，也證實了遙感觀測技術的有效性。科學家相信，這對於研究其他行星，特別是研究火星的專家來說，絕對是個好消息。
同時，這項研究再一次證明，在地球上的實驗室中破譯那些從其他天體帶回的樣本，具有幾乎無可替代的科學價值。這些研究都將不斷增進我們對太陽系動態，以及行星形成和演化的理解。
#創作團隊：
編譯：Takeko
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#圖片來源：
封面素材來源：Pixabay + 中國航天局北京SHRIMP中心
