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    我國科學家探測月球 解密月球土壤成分

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    核心提示: 月球是地球唯一的衛星,然而我們對這個近鄰卻知之甚少。它是如何形成的?又有哪些特性?諸如此類的問題現在仍然沒有答案。隨著
      月球是地球唯一的衛星,然而我們對這個近鄰卻知之甚少。它是如何形成的?又有哪些特性?諸如此類的問題現在仍然沒有答案。隨著探月工程的逐步推進,我國科學家正為解答月球的種種謎題貢獻更多的力量。
      
      4月13日,美國《國家科學院院刊》以封面文章的形式,介紹了我國科學家對“玉兔”月球車探測數據的最新研究成果,解開了月球土壤的部分謎題。中科院地質與地球物理所研究員、“嫦娥三號任務月球區域地球化學與構造動力學演化模型”研究團隊的責任科學家林楊挺說:“‘玉兔’降落在月球雨海盆地,相關數據對認識這一地區火山活動的歷史、幫助人們進一步理解月球的演化有著重要的科學意義。”
      
      雨海是月球上最重要的區域之一
      
      月球表面有灰暗的部分和明亮的區域,亮區是高地,暗區是平原或盆地等低陷地帶。林楊挺介紹,雨海盆地是月球上最大的撞擊盆地,也是最重要的區域之一。“美國的阿波羅號和蘇聯的無人月球探測器曾經從月球上采樣返回,采樣點總共9個,但它們都沒有落在雨海盆地。”林楊挺說,“整個月球,現有的這幾個點顯然是很不夠的,不能完全代表全月球。因此,嫦娥三號降落在雨海盆地中,并且玉兔在著陸區展開探測活動,所獲取到的數據進一步豐富了我們對月球的認識。”
      
      不僅如此,環雨海盆地周邊還富集稀土、放射性元素等,很可能是從盆地底部挖掘出來的。林楊挺介紹,稀土、放射性元素等在巖漿冷卻過程中不進入到結晶出的礦物中,而是偏向于留在熔體中。這樣,最后剩下的一點點巖漿中就非常富集這些元素。月球形成的假說中,就預言在月殼和月幔之間會有一層由這最后的巖漿固結形成的物質,富集稀土和放射性元素。“因此,研究清楚這一地區,對我們認識月球的形成歷史有重要意義。”
      
      雷達實測:校正月壤厚度
      
      嫦娥三號玉兔月球車搭載了測月雷達,其任務之一是探測月球土壤的厚度,這是人類探月以來首次在月球表面直接進行雷達探測。探測結果顯示玉兔月球車軌跡下方的月壤平均厚度為5米左右。林楊挺說:“我認為用這個方法取得的數據非常準確,打個比方,幾乎和人上去直接挖個坑來測量月壤厚度差不多。”
      
      這一實測數據將校正科學家之前對月壤厚度的推測。在此之前,月壤的厚度是采用間接的方法進行估算的,推測月海區域的月壤厚度約為2~4米。“月壤是小行星砸出來的,因此年齡越老的地方,月壤就越厚。如果對月球上一些區域估算的月壤厚度與月表年齡作圖,得到一條相關的年齡-厚度曲線,那么玉兔相當于為這一曲線設定了一個基準點。玉兔的實測月壤厚度顯著高于之前的預期,這表明以前月壤的厚度被低估了。”
      
      月球土壤中含有豐富的氦-3和氫,其中氦-3是未來核聚變的主要能源,而氫不僅可以合成水,還適合用于宇宙航行的能源——雖然離實際應用還很遙遠。林楊挺說:“我們測出月壤的厚度,就能較準確估算出月壤的總量及相應的資源儲量,這對未來開發月球資源具有十分重要的意義。”
      
      光譜和粒子激發X射線譜儀:測定月壤的礦物和化學成分
      
      林楊挺說:“光譜是用來探測月壤和巖石的礦物組成的,粒子激發X射線譜儀是用來探測其化學成分的。讓我驚喜的是,粒子激發X射線譜儀能夠檢測出4種含量不到萬分之二的微量元素。”
      
      根據粒子激發X射線能譜獲得的數據,獲得了月壤中鎂(Mg)、鋁(Al)、硅(Si)、鈣(Ca)、鈦(Ti)、鉀(K)、鉻(Cr)、鐵(Fe)、鍶(Sr)、釔(Y)、鋯(Zr)和鈮(Nb)在內12個元素的含量,其中后4種為微量元素。“月海充填的都是玄武巖,主要成分相似,但微量元素的含量可以有非常大的差異。地球化學家習慣用微量元素來區分看似相似巖石的不同成因和來源”林楊挺說,這些微量元素具有非常重要的指示意義,“指示該玄武巖從月球深部的月幔形成,然后在上升途中,混進了月球最晚固結的富稀土和放射性元素的物質”。
      
      月球在晚年仍可很活躍
      
      大部分科學家認為,月球在距今39億年左右可能經歷了高強度的小行星轟擊階段,形成了月面上大大小小的撞擊盆地,之后距今38億~31億年間,這些盆地被火山不斷噴發出的玄武巖漿所充填。此后,月球進入晚年,巖漿活動趨于停止,月球變得冰冷堅硬。
      
      林楊挺說,月表撞擊坑的統計數據表明,雨海盆地位于嫦娥三號著陸區的玄武巖很年輕,很可能是在25億年左右之前噴發出來的,但是不知道它的厚度是多少。“我們從測月雷達的數據中解譯出月壤之下的深處有3個界面,代表了3套玄武巖的厚度,其中最上面一套,即最晚一期玄武巖厚達195米,這表明月球巖漿活動的晚期,也就是約25億年前,仍存在巨量的玄武巖漿噴發。” 
    文章鏈接:中國化工儀器網 http://www.chem17.com/news/Detail/72706.html
     
     
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