“中國(guó)科學(xué)家測(cè)定月球年齡為 20.3 億年”，這兩天，一條新聞?dòng)炙⑵亮恕Ｐ侣劺镎f(shuō)，中國(guó)科學(xué)家分析研究了由“嫦娥五號(hào)”帶回來(lái)的月球樣品，并且最終精確測(cè)定出了月球的年齡：20.3 億年。
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確實(shí)，報(bào)道中的研究是真實(shí)存在的，科學(xué)家們也確實(shí)獲得了“20.3 億年”這個(gè)研究結(jié)論。不過(guò)，很多人在描述這個(gè)結(jié)論的時(shí)候，出現(xiàn)了偏差，最后導(dǎo)致了一個(gè)錯(cuò)誤的說(shuō)法。
01
月壤年齡、月球年齡
不是一回事
新聞報(bào)道中說(shuō)的，其實(shí)是近日舉行的，第一屆嫦娥五號(hào)月球樣品研究成果研討會(huì)。在會(huì)上，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李獻(xiàn)華院士表示，團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥五號(hào)采集的月壤樣品進(jìn)行了精確測(cè)量，其年齡為 20.3 億年。
看到這里，你或許已經(jīng)注意到了，李獻(xiàn)華院士說(shuō)的是，他們精確測(cè)量的那份月壤樣品，年齡為“ 20.3 億年”——他可沒(méi)說(shuō)“月球年齡”是20.3 億年哦。
不過(guò)，月壤年齡不能代表月球年齡嗎？其實(shí)還真不是一回事。
本次研究精確測(cè)量的是月壤中的月球玄武巖。其實(shí)從更加嚴(yán)格的角度來(lái)說(shuō)，這些月球玄武巖應(yīng)該被稱為“月巖”，只不過(guò)由于本次采集的“月巖”樣本直徑小于等于 1 厘米，所以也被俗稱為“月壤”。
月球玄武巖是月幔部分熔融形成的巖漿經(jīng)火山噴發(fā)至月球表面冷卻結(jié)晶形成的巖石，并不能代表月球的真實(shí)年齡。想象一下，如果我們今天（2023 年 1 月）去測(cè)量 2022 年 1 月湯加火山爆發(fā)噴出后冷卻的巖漿的年齡，那是不是說(shuō)明地球的年齡其實(shí)也就只有一歲呢？答案肯定是不對(duì)的，所以“20.3 億年”并不是月球的真實(shí)年齡。
02
月球到底多大了？
要想知道月球的年齡，首先要知道月球是從哪兒來(lái)的。
關(guān)于月球的形成，目前占主流的理論是“大碰撞假說(shuō)”。我們的地球是在大約 46 億-45 億年前形成的，而在形成后不久，地球就受到了一個(gè)和火星差不多大小的天體的撞擊，這次撞擊產(chǎn)生了很多碎塊，而后這些碎塊在地球邊上由于引力慢慢地組合起來(lái)，形成了月球。所以，一般認(rèn)為月球的真實(shí)年齡其實(shí)和地球差不多，也是 45 億年左右。
03
嫦娥五號(hào)發(fā)現(xiàn)了這些月球的奧秘
揭示月球年輕火山成因之謎
2021年，中國(guó)科學(xué)家對(duì)嫦娥五號(hào)玄武巖的研究，證實(shí)月球火山活動(dòng)可以一直持續(xù)到20億年前，不僅刷新了人類對(duì)月球巖漿活動(dòng)和熱演化歷史的認(rèn)知，也提出了新的科學(xué)問(wèn)題：月球火山活動(dòng)為什么持續(xù)如此之久？
針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，與古老的阿波羅低鈦玄武巖相比，年輕的嫦娥五號(hào)玄武巖的初始巖漿含有更高鈣和鈦，可能因?yàn)樵磪^(qū)含有更高的巖漿洋晚期形成的單斜輝石-鈦鐵礦堆晶體，導(dǎo)致月幔熔點(diǎn)降低，誘發(fā)年輕火山的形成。
這項(xiàng)工作量化了月球內(nèi)部緩慢冷卻的熱演化過(guò)程，為“月球年輕火山成因”這一重要科學(xué)問(wèn)題提供了全新的解釋。
嫦娥五號(hào)月壤玻璃珠年代學(xué)探討內(nèi)太陽(yáng)系動(dòng)力學(xué)
月壤中含有大量玻璃，撞擊成因玻璃是了解內(nèi)太陽(yáng)系撞擊歷史的重要研究對(duì)象，能夠反映月殼物質(zhì)組成和內(nèi)太陽(yáng)系的撞擊動(dòng)力學(xué)。
中外學(xué)者組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，初步確定了產(chǎn)生嫦娥五號(hào)撞擊玻璃球粒的源撞擊坑，并討論了撞擊玻璃球粒的年齡分布與內(nèi)太陽(yáng)系撞擊體遷移的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，表明月球撞擊通量變化可能與小行星帶動(dòng)力學(xué)過(guò)程有關(guān)。
這項(xiàng)工作首次獲得了嫦娥五號(hào)月壤中的多組撞擊玻璃球粒年齡，并與著陸區(qū)撞擊坑關(guān)聯(lián)，證實(shí)了月球20億年以來(lái)撞擊頻率隨著時(shí)間變化，這意味著地球歷史上經(jīng)歷過(guò)撞擊頻率高于平均水平的時(shí)期，為地月系統(tǒng)撞擊歷史研究提供新的方向。
發(fā)現(xiàn)高含量的太陽(yáng)風(fēng)成因水
相比于阿波羅和月球號(hào)在月球低緯度采樣，嫦娥五號(hào)所采集的中緯度月球樣品，為探究月表水含量和保存機(jī)制提供了全新的窗口。
中科院地球化學(xué)研究所研究團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥五號(hào)月壤樣品中的輝石、橄欖石和斜長(zhǎng)石礦物開(kāi)展研究，分析了不同礦物中水的成因、含量與賦存狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號(hào)礦物表層中存在大量的太陽(yáng)風(fēng)成因水。結(jié)合透射電鏡與能譜分析，揭示了太陽(yáng)風(fēng)成因水的形成和保存主要受礦物的暴露時(shí)間、晶體結(jié)構(gòu)和成分等影響。
這項(xiàng)工作證實(shí)了月表礦物是水的重要“儲(chǔ)庫(kù)”，為月表中緯度地區(qū)水的分布提供了重要參考。
“嫦娥石”真實(shí)顆粒CT掃描三維形態(tài)圖（2022年9月）。（中核集團(tuán)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院供圖）
發(fā)現(xiàn)新礦物并命名為“嫦娥石”
核工業(yè)北京地質(zhì)研究院通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行詳細(xì)研究，在十四萬(wàn)個(gè)月壤顆粒里找到了一個(gè)可以解結(jié)構(gòu)的嫦娥石顆粒，并用聚焦離子束掃描電鏡把它切割、提取出來(lái)。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)增添了礦物家族、特別是地外礦物新成員，推動(dòng)了礦物學(xué)學(xué)科的發(fā)展，為月球、行星科學(xué)研究提供了新的科學(xué)數(shù)據(jù)，具有重大科學(xué)意義。
研究表明，嫦娥石形成于不同的環(huán)境和條件，通過(guò)研究其形成條件，可以為分析月球巖漿演化提供線索。這是中國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)月球新礦物，不僅體現(xiàn)了中國(guó)現(xiàn)代科技和工程技術(shù)水平，也是中國(guó)人對(duì)人類開(kāi)展月球研究和深空探測(cè)的貢獻(xiàn)。
分析嫦娥五號(hào)樣品月壤成分特征
嫦娥五號(hào)樣品是否可以代表著落區(qū)玄武巖的平均化學(xué)成分？中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)月壤樣品建立一種新的分析技術(shù)，在最低2毫克樣品極低損耗量情況下，同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定了月壤中48種主量和微量元素含量。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)兩批次的鏟取月壤進(jìn)行了七次抽樣分析，結(jié)果高度一致，與嫦娥五號(hào)任務(wù)遙感數(shù)據(jù)也一致，表明鏟取月壤很均勻，可以代表著落區(qū)玄武巖的平均化學(xué)成分。
嫦娥五號(hào)著陸區(qū)位于月球風(fēng)暴洋西北部的月海，但也可能存在月海之外的物質(zhì)。山東大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)利用激光顯微拉曼光譜技術(shù)分析了兩份嫦娥五號(hào)月壤，研究發(fā)現(xiàn)嫦娥五號(hào)月壤的輝石和橄欖石礦物化學(xué)成分范圍基本與嫦娥五號(hào)玄武巖一致，但仍存在少量的富鎂物質(zhì)，推斷嫦娥五號(hào)著陸區(qū)可能包含5%到7%的外來(lái)鎂質(zhì)濺射物，其可能源自遠(yuǎn)離著陸區(qū)的大型撞擊坑挖掘出的月殼物質(zhì)。
除上述5項(xiàng)代表性成果外，嫦娥五號(hào)月球樣品發(fā)放以來(lái)，相關(guān)研究已有50多項(xiàng)成果在國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表，推動(dòng)我國(guó)月球科學(xué)研究進(jìn)入國(guó)際前沿。
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（作者：南寧舉報(bào)辟謠)
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