土壤学报
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时隔50来年,嫦娥五号带回来的月岩、土壤,会有

人类对月球的探索并不太多,在嫦娥五号着陆之前,上个世纪50年代末至70年代初,前苏联和美国展开了一场长达20多年的“太空争霸”,其内容涉及航天领域中的发射人造卫星,发射月球、行星探测器以及载人航天等活动。

20多年太空争霸,美国、前苏联逐一实现了登月,其中美国6次载人登月,并带回了300多公斤的月球岩石、陨石、土壤、尘埃等样品。同一时期,前苏联曾经5次尝试发射采样探测器,直到1970年9月12日,“月球16号”到达月球,以钻取的方式取回了101克月球土壤样品,之后月球20号、月球24号又相继着陆成功,总计带回来了300多克样品。在这场旷日持久的太空争霸过程中,以苏联失败而告终,未实现载人登月,让美国夺得先机,取得了最终的胜利。

2020年12月1日23点11分,嫦娥五号有选择性的在吕姆克火山附近着陆,已经成功采得月球表面土壤和月面以下2米处的月岩,目前已经封装完毕,正在返回的路上,这将成为世界上第三个采集到月球样品并成功返回的国家。截止到目前, 人类总计从月球上获得月岩、土壤等样品达到10次,其中美国载人登月6次,探测器登月前苏联3次,中国1次。

嫦娥五号登陆的吕姆克山区域

时隔半个世纪,中国嫦娥五号带回来了2000克月岩、土壤样品,而且位于吕姆克火山边缘处,一般来说,月球上火山普遍在35亿年前就停止喷发了,而吕姆克这座火山13亿年前还没有停止,这次采集到的是火山周边的样品,与美苏采集的位置不同。

前苏联采集到的样品存在很多问题,他们采用单一的钻取方式采集,一旦遇到石头就钻不进去了,而且返回器非常小,能够装回去的月壤也不太多。这次我们采用钻取和铲取相结合的采样方式,确保样品采集量达到2公斤,采集到的是深至2米处,各个不同深度的样品,有较高的科研价值。那么这次采集到的样品,会有哪些新发现呢?

吕姆克区域的玄武岩年龄可能要得到一个确认

前期美苏拖回来的月球样品,大多源于月球的风暴洋,这些样品的年龄在30多亿年左右,而吕姆克山位于月球正面的西北方,风暴洋北面,是一座孤立的火山,该区域拥有古火山活动时遗留的月溪、穹隆和熔岩流管道,其地形起伏在 1000—2000米之间,属于大型盾型火山。据一些资料报道,吕姆克山附近的玄武岩形成较晚,年龄较新,大约在13亿年左右,这一年龄是否准确可能存在较大误差,这次我们采回来的样品,可以准确的测出吕姆克山附近玄武岩的同位素年龄。

地球与月球是同源吗?

长期以来,人们对月球是怎么来的,一直困惑不止,提出了很多假说,如俘获说、分裂说、大碰撞说等,目前最可靠的,能提供科学证据的学说是同源说。2001年科学家在对阿波罗登月收集到的岩石发现,氧的同位素在地球和月球的岩石中几乎是完全一样的;对钛和锆的研究同样显示地球和月球起源于同一种物质。2016年,科学家使用最新技术对氧的同位素进行精确测量,仍然无法找到在地球和月球之间的差别,可以认为地球与月球具有同源性。

月球正面的岩石,“阿波罗17号”带回地球

组成月球的岩石大致可为两大类,我们目视到的比较亮、颜色发白的地方就是由斜长岩与苏长岩构成的山脉,主要由斜长石构成,它的年龄较老,大约在46亿年前从熔融的月球物质中最早结晶的。另一类是我们看到比较暗的地方就是月海中玄武岩,它们的年龄多数为39~31亿年,少数为30亿年,这二类岩石为月球母岩,其次还有类似于地球上的变质岩和沉积岩,如玻璃质岩石和角砾岩。

美国阿波罗飞船和前苏联月球(16、20、24)号采集的样品, 主要偏向于覆盖月海中的玄武岩和斜长岩,年龄距今大约在30多亿年,比较老,区域过于集中,图1,它们的样品过于一致性。而嫦娥五号采集到的吕姆克火山口旁岩石,可能年龄较新,是距今13亿年的样品。与美苏相比化学成分可能存在着较大差异,通过未来的研究,对于地月同位素上的一致性有可能得出不同的结论,最终对地球与月球是否同源提出不同的看法。

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