中國科學院10月19日對外發布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。科研人員經過分析證實嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武岩，玄武岩的年齡為20億年，也就是說，月球直到20億年前仍存在岩漿活動，比以往月球樣品限定的岩漿活動停止時間延長了約8億年。研究同時發現，這一晚期岩漿活動的源區並不富集放射性元素，並且月幔源區幾乎沒有水。
月球的演化奧秘一直是科學家關注的焦點。之前科學家們通過對來自美國、蘇聯的月球樣本和地球上月球隕石的研究已經證實，月球的生命特徵之一——岩漿活動至少持續到大約28至30億年前，古老的岩漿噴發活動留下的黑色玄武岩形成了所見的“月海”。但是，對於月球岩漿活動停止的確切時間，科學界一直存在爭議。
去年，嫦娥五號帶回了1731克月球樣品，這是我國首次完成地外天體樣品採集，也是人類44年來重新取得的全新的月球樣品。
在新聞發布會上，中科院院士、中科院地質與地球物理研究所研究員李獻華介紹，嫦娥五號在月球上的着陸點位於風暴洋西北處呂姆克山附近，遠離“阿波羅”和“月球號”採樣點。這片着陸區是最年輕的月海玄武岩單元之一，從這裡採集的月球樣品能否對月球岩漿活動的時間得出全新的結論，又是否能對月球最晚期岩漿活動的成因給予解釋，圍繞這些科學問題，地質與地球物理研究所和國家天文台聯合多家研究機構對嫦娥五號月壤樣品中的玄武岩岩屑進行了年代學和岩石地球化學研究。
在最新的研究中，科研人員利用超高空間分辨率鈾-鉛（U-Pb）定年技術，對嫦娥五號月球樣品玄武岩岩屑中50餘顆富鈾礦物（斜鋯石、鈣鈦鋯石、靜海石）進行分析，確定玄武岩形成年齡為20.30±0.04億年，證實月球最“年輕”玄武岩年齡為20億年。也就是說，月球直到20億年前仍存在岩漿活動，比以往月球樣品限定的岩漿活動停止時間延長了約8億年。
這樣一個精確的定年結果，來之不易。
據李獻華介紹，科學家曾以一種統計區域撞擊坑的大小和數量的方法，推斷嫦娥五號着陸區是月球最年輕玄武岩單元之一，這一區域的年齡為10至30億年，但這種方法存在極大不確定性。
此次嫦娥五號玄武岩的精確年代學數據為撞擊坑統計定年曲線提供了關鍵錨點，將大幅提高內太陽系星體表面的撞擊坑統計定年精度。“此次研究採用的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術處於國際領先水平，為珍貴地外樣品年代學等研究提供了新的技術方法。”李獻華告訴記者。
記者同時獲悉，月球最晚期岩漿活動的成因也一直是未解之謎。據李獻華介紹，目前科學界對月球最晚期岩漿活動的成因存在兩種可能的解釋，一種是岩漿中富含放射性元素以提供熱源，另一種是岩漿中富含水以降低熔點。
此次研究基於地質與地球物理研究所研發的超高空間分辨率同位素分析技術，取得了意料之外的結果：嫦娥五號玄武岩初始熔融時並沒有捲入富集鉀、稀土元素、磷的“克里普物質”（這幾種元素在地球化學上被稱為“不相容元素”，意為不容易進入到固體中的元素），嫦娥五號樣品富集克里普物質的特徵，是由於岩漿後期經過大量礦物結晶固化后，殘餘部分富集而來。這一結果排除了嫦娥五號着陸區岩石初始岩漿熔融熱源來自放射性生熱元素的主流假說，揭示了月球晚期岩漿活動過程。
對於岩漿源區是否富含水，科研團隊利用地質與地球物理研究所納米離子探針研發的分析技術，測定了嫦娥五號玄武岩中的水含量和氫同位素組成，獲得月幔源區的水含量僅為1-5微克/克，也就是說月幔非常的“干”。科研人員指出，這一發現也排除了月幔初始熔融時因水含量高而具有低熔點，導致該區域岩漿活動持續時間異常延長的猜想。
兩種猜想的排除使得該系列成果對月球熱演化歷史研究提出了新的科學問題，“月球冷卻如此之慢的原因並不清楚，需要全新的理論框架和演化模型，對未來的月球探測和研究提出了新的方向。”李獻華告訴記者。
據悉，此次研究成果已在國際學術期刊《自然》和國內學術期刊《國家科學評論》上發表。這些成果得到國際專家的高度評價，美國新墨西哥大學月球與行星科學研究所的查爾斯·席勒高級研究員、卡內基研究所理查德·加爾森研究員等認為該系列成果“提供了迄今為止月球上確定的最年輕的玄武岩的證據”、“改變了我們對月球的熱歷史和岩漿歷史的認識”、“對我們認識月球起源和演化具有重要的意義”。
記者了解到，國家航天局探月與航天工程中心受國家航天局委託，實施月球樣品的具體管理工作。2021年7月12日，嫦娥五號任務第一批月球科研樣品正式發放，國內共有13家科研機構獲得約17476.4 mg樣品。
中國科學院高度重視月球科研樣品研究工作，獲得樣品后，第一時間組織全院月球和行星科學領域的科研人員，開展多學科交叉的優勢隊伍協同攻關，全面開展嫦娥五號月球科研樣品綜合分析和研究，於2021年5月正式設立重點部署項目“嫦娥五號任務月球科研樣品綜合研究”。該項目以月球科研樣品的基礎物理特性、物質成分為研究對象，解構嫦娥五號月球科研樣品的特性信息。此次發表的幾篇文章，是該項目取得的首批研究成果。