直到最近，地质年代学家李献华的研究还集中在地球上的熔岩上。但是，当中国的宇宙飞船在2020年12月送回中国的第一批月球岩石时，李献华转而研究它们。“我是一个研究地外岩石的新人，”李献华说，他工作于中国科学院地质与地球物理研究所（IGG），位于北京。
李献华是中国众多行星科学家之一，他们首次有机会研究月球岩石。这些样本由嫦娥五号宇宙飞船采集，是自NASA的阿波罗和苏联的 Luna 任务40多年前以来首次带回地球的样本。科学家们正在检查这些样本，以深入了解月球的演化。
这些研究开始产生令人兴奋的结果。在过去六个月中，大约有六篇关于嫦娥五号样本的论文发表。上周，在德克萨斯州休斯顿举行的月球与行星科学会议上，一个关于中国月球任务的分会场展示了大约十几项研究。
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“有很多年轻的中国研究人员参与进来，”印第安纳州圣母大学的地球科学家克莱夫·尼尔说，他曾与中国的合作者一起研究嫦娥五号的样本。他说，在休斯顿会议上，几位研究生和学生展示了关于月球样本的工作。尼尔说，这些岩石令人兴奋，因为与之前收集的岩石相比，它们“代表了了解月球岩浆活动一个非常不同时期的窗口”。
最年轻的岩石
嫦娥五号任务从月球北部区域一片广阔的熔岩平原（被称为风暴洋）采集了1.7公斤的松散火山物质，称为玄武岩。选择该地点的部分原因是它可能包含比 Luna 和阿波罗任务访问的区域更年轻的火山物质。希望这个更年轻的地点能够提供对月球开始冷却但仍具有火山活动时期的新见解。
去年7月，中国国家航天局向中国各地的科学家发布了第一批样本。约17.5克的细粒粉末和固体岩石被分发给从85个申请中选出的31个科学项目。随后又进行了几轮 lunar 样本工作申请。
第一批团队急于确定月球岩石的年代。10月7日，一个团队报告说，玄武岩的年龄为19.6亿年（误差约为5700万年）。不到两周后，包括李献华在内的另一个团队证实了这些日期，估计年龄为20亿年（误差约为400万年）。
结果证实，月球的火山活动持续时间比阿波罗岩石表明的活动高峰期晚了近十亿年。但是，弄清楚是什么推动了这种活动已被证明是棘手的。
一种基于卫星观测的主要理论认为，在月球地幔中发现的钾和钍等产热放射性元素可能驱动了火山活动。但是，当 IGG 的另一个团队检查月球玄武岩时，他们确定这些元素的高含量并非来源。
另一种可能性是地幔中含有足够的水，以降低物质熔化的温度，并使岩浆更容易喷发。但是，IGG 的行星科学家林扬挺和他的同事发现，月球岩石可能来自相对干燥的来源。
困惑
火山热源的问题使科学家感到困惑。“我对此没有答案，”林扬挺说，他之前研究过在地球上发现的陨石。
“这是一个非常大的科学问题，”中国科学院紫金山天文台的行星地球化学家 Hsu Weibiao 说，因为这揭示了我们对月球演化还有多少需要了解。
Hsu Weibiao 收到了两块玄武岩碎片，他想知道，仔细观察这些玄武岩是否会揭示它们实际上确实来自富含产热元素的来源，因为林扬挺及其同事最近发表的研究是在包含许多材料的土壤样本上进行的。Hsu Weibiao 发现这些岩石含有高含量的钛，这表明它们来自地幔深处。
“我们正在探索所有可能性，”北京大学的地球化学家唐明说，他收到了两颗微小的玄武岩颗粒，并将分析它们，以更好地了解它们形成的压力和温度。这些样本对唐明来说是第一次，他以前研究过地球火山的岩浆。“对于我和许多其他对拓展他们领域感兴趣的中国科学家来说，这是一个很好的机会，”唐明说。
目前，关于月球热源的理论有很多。但是 Hsu Weibiao 说，将会有很多团队试图解开这个谜团并获得关于月球的其他见解。自从嫦娥五号样本到达以来，他已经看到许多研究人员加入了这个领域。今年，他的实验室收到的渴望加入他们研究生课程的学生的申请比他们能够容纳的还要多。“这种情况以前从未发生过。”
林扬挺预计会有更多的研究人员参与进来。在未来十年内，中国计划进行一次到月球南极的采样返回任务，另一次到火星的采样返回任务。
“二三十年前，这只是一个梦想。现在梦想成真了，”李献华说。
本文经许可转载，并于首次发表于 2022年3月15日。