嫦娥五号带回了自1970年代以来的第一批月球样本,其中一些只有20亿年的历史。
这是半个世纪以来第一批从月球带回的样本。这也是中国首次完成月球样本返回任务。这些样本携带了迄今为止分析过的最新月球熔岩证据。去年12月,嫦娥五号着陆器带回了2公斤月球岩石样本,研究人员利用其中的微小碎片证实了此前对嫦娥五号着陆点——大洋洲Procellarum(Oceanus Procellarum)的预测。
这些样本大约有 20 亿年的历史,所揭示的月球火山活动至少比美国宇航局阿波罗计划或苏联无人月球探测器 Luna 在 1960 年代和 1970 年代发现的火山活动要年轻 10 亿年。这项研究 [1] 于 10 月 7 日发表在《科学》杂志上。该研究的作者之一、英国曼彻斯特大学的行星科学家凯瑟琳·乔伊 (Katherine Joy) 说:“这是目前约会的最年轻的月球熔岩流。 ”这些发现填补了月球地质学的一个重要空白,帮助科学家了解太阳系其他天体的历史。
嫦娥五号着陆点俯视图。嫦娥五号收集了2公斤的月球岩石并将它们运回地球。资料来源:中国国家航天局探月与空间工程中心
2020年12月1日,嫦娥五号登陆月球,开始在月面采样。两天后,它再次从月球表面起飞,宣告中国完成了历史性的壮举。之后,嫦娥五号自动与月球轨道上的返轨组件会合对接,启程返回地球。载有样本的返回舱于12月16日抵达内蒙古。
嫦娥五号的目标是月球正面的风暴海洋。科学家们对这个区域非常感兴趣,因为据信这里有年轻的凝固熔岩,这表明月球上发生了相对较新的火山活动。
根据阿波罗和月球探测器返回的样本,科学家有证据表明月球上的火山爆发可以追溯到40亿多年前,其中大部分集中在38亿至30亿年前。然而,从来没有探测器降落在像风暴海洋这样的年轻区域。风暴洋从北到南绵延 2500 公里,月球科学家渴望在这样的地方找到最近火山活动的证据。德国明斯特大学的行星科学家 Harald Hiesinger 说:“我是很高兴选择。 ”
月球熔岩
与地球一样,月球上的火山活动被认为是在岩浆从地表喷出时发生,在月球表面留下玄武岩“海洋”(拉丁语为玛丽亚)。 ),这在地球上很容易看到。在风暴海域,大约有2000立方千米的玄武岩岩浆喷洒到月球表面,被认为是月球上的一次大规模喷发。
嫦娥五号着陆 仪器使用铁锹和钻头取样。至少其中一些已知是玄武岩。研究人员通过放射性测年确定了他们的年龄。
这些发现不仅是关于月球的历史,也是关于更大太阳系的历史。提供关键数据点。通过确定风暴洋的确切年龄,并将其年龄与陨石坑的数量相匹配——陨石坑的数量会随着撞击事件的增加而增加——这样就可以推断出在其他行星上(如陨石坑的数量)火星相似,它们的年龄也相似。这种推论称为陨石坑计数。到目前为止的陨石坑计数几乎完全依赖于阿波罗任务收集的月球样本的年代。1亿年之间存在巨大差距30 亿年前和 30 亿年前。“获得更多数据点是绝对必要的,”伦敦大学伯贝克学院的行星科学家伊恩克劳福德说,“这篇论文正好填补了这一空白。”
未解之谜
目前尚不清楚风暴海洋形成时是什么力量在月球上引发了火山活动。乔伊说,当时月球已经开始冷却。“产生的岩浆量正在迅速减少。”一种解释是,月球内部残留的放射性铀、钍和钾为后期火山活动提供了必要的热量。然而,嫦娥五号的样本中并没有大量这样的放射性元素。乔伊说:“这确实是一个谜。 ”
另一种解释可能是地球引力的潮汐力为月球提供了必要的热量。 “20 亿年前,月球离地球比现在更近,可能接近一半。澳大利亚科廷大学的行星科学家、该研究的作者之一亚历山大·内姆钦说,“所以这种影响在时间可能会强很多。 “然而,我们不知道为什么这会局部加热风暴海洋等区域,而不是整个月球表面。
月球上可能有更年轻的区域。海辛格参与其中。他说,对于大多数陨石坑计数工作,有些地区似乎只有数千万年或数亿年的历史——这是一个问题。 “这意味着月球上的火山活动在大约 5000 万年前仍然活跃,这似乎“极不可能”,他说。