本報(bào)訊 近日，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）研究團(tuán)隊(duì)基于嫦娥三號(hào)和嫦娥五號(hào)任務(wù)提供的月球地面真值，對(duì)全月年輕火山活動(dòng)進(jìn)行了研究，重新解譯了它們的物質(zhì)組成并校正了各火山單元的年齡，相關(guān)成果發(fā)表在近期的《自然·天文學(xué)》上。
年輕月海玄武巖是月球近期（距今30億年以來(lái)）火山活動(dòng)的產(chǎn)物，蘊(yùn)含月球晚期熱演化及月球如何逐步走向死寂的奧秘。我國(guó)嫦娥三號(hào)對(duì)雨海北部的年輕玄武巖單元進(jìn)行了探測(cè)，而嫦娥五號(hào)更是直接從風(fēng)暴洋北部地區(qū)采集到了距今20億年左右形成的玄武巖樣品，為認(rèn)識(shí)月球晚期火山活動(dòng)提供了可能。
據(jù)介紹，月球火山活動(dòng)在雨海紀(jì)較為活躍，隨著月球冷卻，火山活動(dòng)慢慢減弱并集中到風(fēng)暴洋克里普地體范圍內(nèi)，這可能與該地體富集放射性生熱元素有關(guān)。此前有研究者認(rèn)為，這些年輕月海玄武巖具有中鈦、高鐵的特征。過(guò)去數(shù)十年，基于地基和軌道光譜數(shù)據(jù)，多位研究者指出年輕月海玄武巖具有橄欖石富集的光譜信號(hào)。對(duì)嫦娥三號(hào)原位探測(cè)數(shù)據(jù)和嫦娥五號(hào)樣品的研究可以檢驗(yàn)前人觀點(diǎn)，深化對(duì)月球火山歷史的認(rèn)識(shí)。
通過(guò)對(duì)嫦娥三號(hào)可見(jiàn)—近紅外成像光譜儀和嫦娥五號(hào)月球礦物光譜儀數(shù)據(jù)的分析，地大（武漢）研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)年輕月海玄武巖的光譜吸收特征與遙感結(jié)果一致，前人認(rèn)為是橄欖石富集的特征。然而，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)嫦娥三號(hào)粒子激發(fā)X射線譜儀和嫦娥五號(hào)返回樣品的實(shí)驗(yàn)室綜合分析后發(fā)現(xiàn)，嫦娥三號(hào)和嫦娥五號(hào)探測(cè)的玄武巖中橄欖石含量都不到10%。是什么原因造成了前人解譯的偏差呢？通過(guò)對(duì)嫦娥五號(hào)月壤主要組成礦物電子探針?lè)治?，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是由月壤中輝石成分特殊造成的。
嫦娥三號(hào)和嫦娥五號(hào)探測(cè)的年輕月海玄武巖礦物組成與前人普遍認(rèn)識(shí)的不同，促使該校研究團(tuán)隊(duì)思考月球其他年輕月海玄武巖的礦物組成。鑒于月海玄武巖較為年輕的演化性質(zhì)，團(tuán)隊(duì)采用鎂值可變的查找表算法，基于月球礦物繪圖儀數(shù)據(jù)得到了全月年輕月海玄武巖礦物組成。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)年輕月海玄武巖區(qū)域礦物組成并不均一，存在部分成分特殊區(qū)域。
此外，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)嫦娥五號(hào)樣品首次在10億~30億年范圍內(nèi)校正了月球撞擊年代學(xué)曲線。因?yàn)樗心贻p月海玄武巖的年齡都在10億~30億年范圍內(nèi)，有必要使用新年代學(xué)曲線對(duì)其年齡進(jìn)行重新厘定。據(jù)此，研究團(tuán)隊(duì)使用主動(dòng)機(jī)器學(xué)習(xí)方法識(shí)別了撞擊坑大小和分布，并基于中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員岳宗玉等人提出的新年代學(xué)曲線，計(jì)算出年輕月海玄武巖單元的模式年齡。
在上述工作的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)年輕月海玄武巖隨年齡減小，具有鈦含量增加的趨勢(shì)，但橄欖石含量不具有明顯演化特征。全月月海玄武巖噴發(fā)隨時(shí)間逐漸減弱，在距今20億年左右存在一個(gè)小峰期，形成了包括嫦娥五號(hào)玄武巖在內(nèi)、廣泛分布于風(fēng)暴洋克里普地體內(nèi)的年輕月海玄武巖單元，指示可能存在特殊的月幔熔融機(jī)制。
年輕月海玄武巖對(duì)揭示月球晚期熱歷史及月幔結(jié)構(gòu)具有重要指示意義，研究團(tuán)隊(duì)提出的U3（最高橄欖石含量）和U17（最年輕的年齡）玄武巖單元具有極高的采樣返回價(jià)值，可作為未來(lái)月球探測(cè)任務(wù)的優(yōu)選區(qū)域。
（作者:殷 茵 孫彥欽）
《中國(guó)自然資源報(bào)》2023年2月8日
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