嫦娥五號採集的首批月球樣品，能為我們揭示月球的哪些奧秘？這一問題近期有了部分答案。12月13日，中國科學院紫金山天文台發布，該台徐偉彪研究員及其行星化學科研團隊聯合南京地質古生物研究所合作完成的一項關於嫦娥五號首批月球樣品的研究成果，近期在線發表於我國綜合類學術期刊《科學通報》英文版。
2020年12月17日1時59分，嫦娥五號返回器攜帶1731克月球樣品成功返回地面，首次實現了我國地外天體採樣返回，也是人類時隔44年再次將月球樣品帶回地球，使我國成為世界上第三個從月球取回樣品的國家。
嫦娥五號玄武岩樣品（CE5C0000YJYX065）不同角度、不同深度的高分辨率顯微CT圖像，顯示了典型的次輝綠結構，橄欖石（Ol）以斑晶形式出現，鈦鐵礦（Ilm）以細小針狀顆粒分佈在硅酸鹽礦物輝石（Px）和長石（Pl）之間。中科院紫金山天文台供圖
中國科學院紫金山天文台是國內首批獲得月球科研樣品的13家科研機構之一，徐偉彪研究員作為使用責任人獲批兩份月球玄武岩樣品。
研究團隊利用高分辨率顯微CT、掃描電子顯微鏡、電子探針等對其中一個編號為CE5C0000YJYX065的樣品開展了詳細的礦物學和三維斷層成像研究。
嫦娥五號玄武岩樣品（CE5C0000YJYX065）一個顆粒的背散射電子圖像（a）及其元素麵掃描圖（b），主要礦物輝石（Px）呈現明顯的化學分帶現象，鈦鐵礦（Ilm）以針狀形式出現，長石（Pl）以獨立顆粒存在或者被包裹在輝石中，還有少量橄欖石（Ol）和二氧化硅（Silica）。中科院紫金山天文台供圖
結果表明，該樣品屬於月球火山玄武岩，具有細粒-中粒次輝綠結構，少量橄欖石斑晶分佈在由輝石、斜長石、鈦鐵礦和其他副礦物組成的基質中，主要組成礦物輝石的化學成分和演化趨勢與美國阿波羅計劃和蘇聯月球號計劃返回的高鈦玄武岩類型高度一致。
據悉，該樣品含有極高的（體積百分數17.8 vol%）鈦鐵礦含量，丰度接近阿波羅月海玄武岩的最高值18 vol%，並富集磷酸鹽礦物（0.5 vol%）。
（a）嫦娥五號玄武岩樣品（CE5C0000YJYX065）中輝石的Ca-Fe-Mg成分變化趨勢以及（b）Fe/(Fe+Mg)-Ti/(Ti+Cr)投圖與阿波羅11號和17號高鈦月海玄武岩（HT）、低鈦月海玄武岩（LT）和超低鈦月海玄武岩（VLT）的對比。中科院紫金山天文台供圖
研究人員表示，多項證據表明，不同於日前已報道的嫦娥五號中鈦和低鈦月海玄武岩類型，該樣品是一種相對少見的富集稀土元素的高鈦月海玄武岩，這表明嫦娥五號着陸區歷史上可能曾經發生過多次火山噴發活動，將有望解讀月幔源區不同物質成分、火山岩漿形成的能量來源和月球晚期火山活動的精細時空分佈規律，後續深化研究工作正在進行中。