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嫦娥五号的样本揭示了月球岩石的关键年龄

新闻稿:圣路易斯的华盛顿大学
发布时间:2021年10月7日,周四

中国航天局发射的月球探测器最近从月球带回了40多年来的第一批岩石和碎片样本。现在,一个国际科学家小组——包括圣路易斯华盛顿大学的一位专家——已经确定这些月球岩石的年龄接近19.7亿年。

“这是缩小20亿年差距的完美样本,”他说布拉德Jolliff说道斯考特·鲁道夫(Scott Rudolph)是地球与行星科学艺术与科学教授,也是该大学的主任麦克唐奈空间科学中心.10月7日,中国地质科学院在《科学》杂志上发表了一篇关于新月岩石的分析报告,乔利夫是美国的一名合著者。

这一年龄测定是嫦娥五号成功发射后报告的首批科学结果之一。嫦娥五号的目的是收集月球上一些最年轻火山表面的岩石,并将其带回地球。

乔利夫说:“当然,‘年轻’是相对的。“阿波罗号收集的所有火山岩都超过30亿年。所有的年轻陨石坑的年龄都是通过对样本的分析确定的小于10亿年。所以嫦娥五号的样本填补了一个关键的空白。”

乔利夫引用的这个空白不仅对研究月球很重要,对研究太阳系中其他岩石行星也很重要。

作为一个行星体,月球本身大约有45亿年的历史,几乎和地球一样古老。但与地球不同的是,月球没有侵蚀或造山过程,这些过程往往会在多年后抹去陨石坑。科学家们利用月球上长期存在的陨石坑,开发出了估计月球表面不同区域年龄的方法,该方法的部分依据是该地区陨石坑的大小。

这项研究表明,嫦娥五号返回的月球岩石只有大约20亿年的历史。乔利夫说,在确定了这些岩石的年龄后,科学家们现在能够更准确地校准这些重要的年表工具。

“行星科学家们知道,一个星球表面的陨石坑越多,它就越古老;陨石坑越少,地表越年轻。这是一个很好的相对决定,”乔利夫说。“但要确定它的绝对年龄,必须有这些表面的样本。”

乔利夫解释说:“阿波罗号的样本为我们提供了一些表面,我们可以确定这些表面的年代,并将其与陨石坑密度联系起来。”“这个陨石坑年表已经扩展到其他行星上,比如水星和火星,也就是说,有一定密度的陨石坑的表面有一定的年龄。”

乔利夫说:“在这项研究中,我们得到了一个非常精确的年龄,大约是20亿年,正负5000万年。”“这是一个惊人的结果。就行星时间而言,这是一个非常精确的测定。这足以区分不同的编年史。”

乔利夫指出,这项研究的其他有趣发现与返回的样本中玄武岩的组成有关,以及这对月球的火山历史意味着什么。

可以说,发表在《科学》杂志上的研究结果只是冰山一角。乔利夫和同事们现在正在筛选风化层样本,以寻找其他重要的月球科学问题的关键,比如寻找从遥远的、年轻的陨石坑(如阿里斯塔克斯)扔到嫦娥5号收集点的碎片,以可能确定这些小岩石的年龄和其他撞击地点的物质性质。

乔利夫与领导这项研究的北京高分辨率离子微探针(虾)中心的科学家们合作了超过15年,其中包括该研究的合著者刘敦义。华盛顿大学及其地球和行星科学系与山东大学在华盛顿大学麦克唐纳空间科学中心的支持下,通过一项特别合作协议,这种长期关系是可能的。

“在北京进行新分析的实验室是世界上最好的实验室之一,他们在表征和分析火山岩样本方面做了惊人的工作,”乔利夫说。

“该财团包括来自中国、澳大利亚、美国、英国和瑞典的成员,”乔利夫继续说。“这是一种以理想方式进行的科学研究:一种国际合作,免费分享数据和知识——而且所有这些都是以最合群的方式进行的。”这就是科学外交。”

乔利夫是矿物学专家,为嫦娥五号样品的研究提供了专业知识。他的个人研究背景主要集中在月球和火星,构成它们表面的物质,以及它们所讲述的行星历史。

乔利夫是月球勘测轨道飞行器照相机科学小组的成员,也是华盛顿大学支持美国宇航局“阿波罗下一代样本分析”(ANGSA)计划小组的负责人。乔利夫对月球表面进行了调查,通过对月球陨石和阿波罗号样本的研究,以及现在对嫦娥五号样本的研究,将从轨道上看到的情况与对月球的了解联系起来。

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