中青報·中青網記者 張茜
月球上火山活動何時停止？曾經的巖漿活動如何維持？月幔到底有多“干”？這些備受矚目的科學問題，如今迎來了突破性研究進展。
10月19日，中國科學院在北京舉行新聞發布會，發布了嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果，并圍繞上述問題作了解答。當天下午，由中國科學院地質與地球物理研究所（以下簡稱地質地球所）和中國科學院國家天文臺主導，多家研究機構合作的3篇相關研究論文，在國際學術期刊《自然》正式上線。
此次研究的嫦娥五號月球樣品，是一新類型的月海玄武巖，研究人員對著陸區巖漿年齡、巖漿發源地區（以下簡稱源區）性質給出全新的認識——月球最“年輕”的玄武巖年齡為20億年，這意味著，月球在20億年前仍存在巖漿活動，比以往月球樣品限定的巖漿活動停止時間延長了約8億-9億年；其晚期巖漿活動的源區，不富含放射性元素，并且月幔源區幾乎沒有水。這批研究成果，填補了人類對月球晚期演化歷史認知的空白。
嫦娥五號部分月壤樣品。中國科學院科學傳播局科技攝影聯盟供圖
月球比想象中活得更久，20億年前仍存在巖漿活動
月球火山活動是分析月球演化進程的重要依據。此前，來自美國、蘇聯的月球樣本和地球上月球隕石的研究已證實，月球的生命特征之一——巖漿活動持續到大約28至30億年前。但是，對于月球巖漿活動停止的確切時間，科學界一直存在爭議。
這一次，我國科學家對嫦娥五號月球科研樣品的研究成果對舊有認識提出了挑戰，證實月球最“年輕”玄武巖年齡為20億年。也就是說，月球直到20億年前仍存在巖漿活動，比以往月球樣品限定的巖漿活動停止時間延長了約8億-9億年。
據《自然》論文通訊作者、中國科學院院士、地質地球所研究員李獻華介紹，此次嫦娥五號玄武巖的精確年代學數據，為撞擊坑統計定年曲線提供了關鍵錨點，將大幅提高內太陽系星體表面的撞擊坑統計定年精度。此次研究采用的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術處于國際領先水平，為珍貴地外樣品年代學等研究提供了新的技術方法。
中科院新聞發布會現場。中國科學院科學傳播局科技攝影聯盟供圖
月球為何活得更久？并非因源區富集放射性元素供熱，也不是因富含水
那么，月球最晚期的巖漿活動為何比此前推測的時間晚呢？
李獻華說，月球最晚期巖漿活動的成因一直是未解之謎，目前科學界認為存在兩種可能的解釋：巖漿源區中富含放射性元素以提供熱源，或富含水以降低月幔熔點。
尋著這兩種思路，我國科學家進行了進一步探究，取得了兩項意料之外的結果。
其一，基于地質地球所研發的超高空間分辨率同位素分析技術，此次最新研究發現，嫦娥五號玄武巖初始熔融時并沒有卷入富集鉀、稀土元素、磷的“克里普物質”——這幾種元素在地球化學上被稱為“不相容元素”，意為不容易進入到固體中的元素。
李獻華說，嫦娥五號樣品富集克里普物質的特征，是由于巖漿本身經過大量礦物結晶固化后，殘余部分富集而來。這一結果排除了嫦娥五號著陸區巖石初始巖漿熔融熱源來自放射性生熱元素的假說，揭示了月球晚期巖漿活動過程。
其二，對于巖漿源區是否富含水，科研團隊利用地質地球所納米離子探針研發的分析技術，測定了嫦娥五號玄武巖中的水含量和氫同位素組成，獲得月幔源區的水含量僅為1-5微克/克，也就是說月幔非常的“干”。
李獻華告訴記者，這一發現也排除了月幔初始熔融時因水含量高而具有低熔點，導致該區域巖漿活動持續時間異常延長的猜想。
至此，此次科研成果向世界昭示，月球到20億年前還“沒有完全死去”，既不是得益于源區富集放射性生熱元素，也不是因為水含量高，那么到底是出于什么原因呢？
該系列成果對月球熱演化歷史研究提出了新的科學問題，月球冷卻如此之慢的原因并不清楚，需要全新的理論框架和演化模型，對未來的月球探測和研究提出了新的方向。
這是首批由我國科學家主導獨立完成的嫦娥五號月球科研樣品研究成果，彰顯了我國科學家的科研水平和創新能力。
這些成果得到國際專家的高度評價，美國新墨西哥大學月球與行星科學研究所的查爾斯·席勒高級研究員、卡內基研究所理查德·加爾森研究員等認為，該系列成果“提供了迄今為止月球上確定的最年輕的玄武巖的證據”“改變了我們對月球的熱歷史和巖漿歷史的認識”“對我們認識月球起源和演化具有重要的意義”。
團隊平均年齡為39歲，“把任務交給我們，我都替所長捏把汗”
據了解，國家航天局探月與航天工程中心受國家航天局委托，實施月球樣品的具體管理工作。2021年7月12日，嫦娥五號任務第一批月球科研樣品正式發放，國內共有13家科研機構獲得約17476.4 mg樣品。
中國科學院第一時間組織全院月球和行星科學領域的科研人員，開展多學科交叉的優勢隊伍協同攻關，全面開展嫦娥五號月球科研樣品綜合分析和研究，于2021年5月正式設立重點部署項目“嫦娥五號任務月球科研樣品綜合研究”。
值得關注的是，這批研究成果的研究團隊平均年齡僅39歲。
談及參與此次研究的心路歷程，中國科學院地質地球所青年研究員楊蔚幽默地說：“我們這個團隊很多都是90后，真的是‘破四唯’。所長把這個任務交到我們手上，我都替所長捏把汗！”
中國科學院地質地球所所長吳福元說：“月球樣品非常珍貴，大家都沒接觸過。我們拿到的樣品很細，一打開，可能靜電效應就已經把它損耗掉了，所以一開始年輕人不敢做。我們鼓勵大家拿方案，集體討論，最后定下來如何實施。”
為了給年輕人減輕思想負擔，吳福元說：“如果按照方案一步步小心操作仍然出現問題，那就是我們做科研工作必須交的學費。”
研究工作時間緊任務重，科研計劃細致到“以小時計”。經過科研人員日夜奮戰，第一個定年數據，只用了53小時就成功出爐。
這樣的速度是如何拼出來？楊蔚道出了年輕科研人員的心聲：“人的一生遇到這種大事的機會不多，我們確實有一種使命感。拿到月球樣品大家都很激動，每個人身上但凡有一點絕技，都特別想貢獻出來。”
他說：“同時，我們也是有充分準備的，相信可以成功完成任務。”
中國青年報客戶端北京10月19日電
