对嫦娥六号月球样本的分析首次揭示了月球背面的详细信息

注册CNN的奇迹理论科学通讯。通过引人入胜的发现、科学进步等新闻探索宇宙。月亮有一些新的故事要讲。科学家们首次发表了对中国今年从月球背面取回的月球土壤和岩石历史储藏的详细分析。嫦娥六号是第一个从月球背面带回土壤的任务,6月份通过机器人探测器收集了1.9公斤(4.2磅)的月球土壤,然后返回地球,这是一次科学之旅,巩固了中国作为世界顶级太空大国之一的地位。

周五发表在《科学》和《自然》杂志上的两篇论文显示,样本中包含的火山岩可以追溯到28亿年前,这表明无人驾驶任务的着陆点当时火山活动活跃。新的研究发现,这次火山爆发代表了月球火山活动的一个相对较新的事件,而美国国家航空航天局的阿波罗计划和俄罗斯的月球任务从月球近侧采集的样本研究中没有发现这一事件。

圣母大学教授、《科学》杂志论文的合著者Clive Neal表示,与之前研究的月球近侧样本相比,远侧玄武岩的年龄出奇地年轻,这些样本的年龄都超过了30亿年。然而,2020年中国嫦娥五号月球探测任务收集的最近的近侧样本被发现有20亿年的历史。研究还表明,这些样本没有携带阿波罗时代许多样本中发现的放射性元素的特征。尼尔在电子邮件中说:

“这些玄武岩(由嫦娥六号取回)的年龄相对较轻,而且成分几乎不含放射性元素,这令人惊讶。”。这“引发了一个问题,即这些岩浆是如何以及为什么产生的。”他补充道:“关于嫦娥五号玄武岩,人们仍然在问这个问题。”。“未解之谜”20世纪60年代和70年代阿波罗任务期间收集的第一批月球土壤样本有效地改写了科学教科书,揭示了月球是如何形成的,以及它曾经被岩浆海洋覆盖。

华盛顿特区卡内基科学研究所地球与行星实验室的退休科学家理查德·W·卡尔森说:“你知道,其中一个问题是,我们根据阿波罗的所有结果开发了这个关于月球的详细故事。”。他没有参与这项新研究。卡尔森补充道:“有一件事一直萦绕在我的脑海里,那就是这是否只适用于月球的阿波罗区域。”。1969年至1972年间,美国国家航空航天局的阿波罗任务在月球赤道附近的六个地点着陆,而嫦娥五号航天器则降落在月球的西北角。

嫦娥六号月球探测器降落在广阔的南极艾特肯盆地内的一个地方,这是一个大约40亿年前形成的撞击坑。《自然》杂志论文的通讯作者、中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室的研究教授邱丽丽表示,现在,嫦娥六号样本可以通过揭示月球远侧的火山历史,帮助科学家探索月球近侧和远侧之间的差异,这些差异以前是通过遥感探测到的。

月球近侧总是面向地球,因此更容易研究,因为月球绕地球一周并绕其轴线旋转所需的时间相同:大约27天。李说,早期基于遥感的研究表明,月球背面的地形不同,地壳更厚,玄武岩分布不同,岩石中发现的放射性元素钍浓度也不同。他在一封电子邮件中说:“月球近侧和远侧之间的不对称性仍然是一个悬而未决的谜。”。李和他的团队研究了月球背面土壤的两个小样本中包含的108块玄武岩碎片。

研究人员通过研究样本中铅同位素的衰变发现,大多数碎片形成于大约28亿年前。然而,根据这项研究,一个碎片形成于大约42亿年前。《科学》杂志论文中研究的玄武岩碎片也有28亿年的历史。卡尔森说,这两项研究的结果表明,月球熔化的时间比最初想象的要长。卡尔森在一封电子邮件中说:“我们真的不知道为什么月球会融化那么久。”。“月球是一个非常小的天体,它应该很快就会冷却下来。”

这两篇论文都指出,这些样本并不富含KREEP,KREEP是钾(化学符号K)、稀土元素(REE)和磷(P)的缩写,在其他阿波罗时代的月球样本中也发现了这些元素。卡尔森说,KREEP正在产生热量,它的存在可以解释为什么火山活动在月球上持续了这么长时间。他说,有趣的是,嫦娥六号样本中没有放射性元素。未来嫦娥六号样本研究
尼尔说,对月球土壤样本的这些初步分析提出了需要更多时间和额外样本研究才能解决的问题。

中国国家航天局表示,来自中国以外的科学家可以在样本到达地球两年后申请研究土壤样本,这是美国国家航空航天局几十年前阿波罗任务开创的先例。阿波罗登月任务于1972年结束,但美国国家航空航天局表示,每年收到约60份样本研究请求。据美国航天局称,截至2015年,使用阿波罗数据发表了2500多篇科学论文。李说,像尼尔这样的外国研究人员已经能够作为团队的一部分与中国同行合作。

尼尔表示,被邀请参与该项目让他感到“惊喜”。然而,他解释说,他只能在“下班后”进行研究,以避免违反2011年美国法律《沃尔夫修正案》,该修正案禁止美国国家航空航天局在未经国会或联邦调查局授权的情况下使用单位资金与中国或其机构进行双边合作。美国国家航空航天局局长比尔·纳尔逊在7月表示,嫦娥六号样本的研究可能不会违反《沃尔夫修正案》。

航天局拒绝对这些研究发表评论,但表示正在与申请获取嫦娥五号月球样本的美国研究人员进行协调。美国国家航空航天局表示:“该机构知道,作为申请过程的一部分,中国国家航天局面试了国际贷款申请人,但尚未宣布选择。”。