「月球背面首批樣本返回」入選《物理世界》2024年度十大科學突破

2024年12月26日22:20:26 科學 8935

12月12日，知名學術期刊《物理世界》公布了其評選出的2024年度十大科學突破。我國完成的「月球背面首批樣本返回」成果入選，中國科學院科研人員在其中做出重要貢獻。

2024年6月25日，中國嫦娥六號月球探測器首次完成人類從月球背面採樣的壯舉，攜帶1935.3克樣品返回地球。6月28日，嫦娥六號任務月球樣品正式移交給中國科學院國家天文台。11月15日，中國科學院科研人員採用嫦娥六號月球樣品做出的首批兩項獨立研究成果，同時刊登在國際學術期刊《自然》與《科學》雜誌上。這兩項研究在國際上首次揭示出月球背面約28億年前仍存在年輕的岩漿活動，填補了月球玄武岩樣品在該時期的記錄空白。

▲嫦娥六號返回月壤樣品中記錄的兩期玄武質火山活動及其月幔源區性質示意圖

在發表於《自然》的研究中，中國科學院院士、中國科學院地質與地球物理研究所研究員李獻華和研究員李秋立與來自中國科學院國家天文台的研究團隊合作，根據5克月壤中分選出大於300微米的108顆玄武岩岩屑定年研究的結果，揭示嫦娥六號著陸點28（28.07±0.03）億年前存在火山活動，且岩漿來自虧損克里普物質（kreep，富集鉀（k），稀土（ree）和磷（p）等元素的物質）的源區；其中一顆高鋁玄武岩岩屑揭示42億年前存在來自富集克里普物質源區的火山活動。綜合來看，月球背面火山活動至少持續了14億年以上，且月幔源區經歷了從克里普物質富集到虧損的轉變。此外，同位素定年結果與撞擊坑統計定年結果基本一致，指示了月球正面和背面遭受隕石撞擊的概率相當。

▲嫦娥六號月壤中的兩類玄武岩（低鈦和超低鈦）以及低鈦玄武岩同位素等時線

在發表於《科學》的研究中，中國科學院院士、中國科學院廣州地球化學研究所研究員徐義剛和高級工程師張樂領銜的團隊對玄武岩屑中微小含鋯礦物（<5微米）以及斜長石和晚期填隙物開展了同位素分析，標定嫦娥六號低鈦玄武岩形成於距今28.3億年前的火山噴發，並指示其具有一個十分虧損不相容元素的月幔源區。這樣的月幔源區難以發生顯著規模的熔融及相應的玄武岩火山活動，並最終導致了南極-艾特肯盆地內缺乏大規模的月海玄武岩。此次研究表明，月海玄武岩的分布除受月殼厚度影響外，月幔源區的物質組成也是重要的控制因素。

《物理世界》此次評選出的其他年度突破包括：吸光染料將皮膚變成「透明窗」、激光冷卻正電子、肺細胞建模用於個性化放療、半導體石墨烯自帶「開關」、單個原子核衰變探測、兩種不同原子核描述首次統一、小型低成本鈦藍寶石激光器、量子糾錯能力向實用化邁進、利用糾纏光子編碼和增強圖像。

來源：科技日報中國科學院地質與地球物理研究所中國科學院廣州地球化學研究所

責任編輯：宋同舟