“月球背面首批样本返回”入选《物理世界》2024年度十大科学突破

2024年12月26日22:20:26 科学 8935

12月12日，知名学术期刊《物理世界》公布了其评选出的2024年度十大科学突破。我国完成的“月球背面首批样本返回”成果入选，中国科学院科研人员在其中做出重要贡献。

2024年6月25日，中国嫦娥六号月球探测器首次完成人类从月球背面采样的壮举，携带1935.3克样品返回地球。6月28日，嫦娥六号任务月球样品正式移交给中国科学院国家天文台。11月15日，中国科学院科研人员采用嫦娥六号月球样品做出的首批两项独立研究成果，同时刊登在国际学术期刊《自然》与《科学》杂志上。这两项研究在国际上首次揭示出月球背面约28亿年前仍存在年轻的岩浆活动，填补了月球玄武岩样品在该时期的记录空白。

▲嫦娥六号返回月壤样品中记录的两期玄武质火山活动及其月幔源区性质示意图

在发表于《自然》的研究中，中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员李献华和研究员李秋立与来自中国科学院国家天文台的研究团队合作，根据5克月壤中分选出大于300微米的108颗玄武岩岩屑定年研究的结果，揭示嫦娥六号着陆点28（28.07±0.03）亿年前存在火山活动，且岩浆来自亏损克里普物质（kreep，富集钾（k），稀土（ree）和磷（p）等元素的物质）的源区；其中一颗高铝玄武岩岩屑揭示42亿年前存在来自富集克里普物质源区的火山活动。综合来看，月球背面火山活动至少持续了14亿年以上，且月幔源区经历了从克里普物质富集到亏损的转变。此外，同位素定年结果与撞击坑统计定年结果基本一致，指示了月球正面和背面遭受陨石撞击的概率相当。

▲嫦娥六号月壤中的两类玄武岩（低钛和超低钛）以及低钛玄武岩同位素等时线

在发表于《科学》的研究中，中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员徐义刚和高级工程师张乐领衔的团队对玄武岩屑中微小含锆矿物（<5微米）以及斜长石和晚期填隙物开展了同位素分析，标定嫦娥六号低钛玄武岩形成于距今28.3亿年前的火山喷发，并指示其具有一个十分亏损不相容元素的月幔源区。这样的月幔源区难以发生显著规模的熔融及相应的玄武岩火山活动，并最终导致了南极-艾特肯盆地内缺乏大规模的月海玄武岩。此次研究表明，月海玄武岩的分布除受月壳厚度影响外，月幔源区的物质组成也是重要的控制因素。

《物理世界》此次评选出的其他年度突破包括：吸光染料将皮肤变成“透明窗”、激光冷却正电子、肺细胞建模用于个性化放疗、半导体石墨烯自带“开关”、单个原子核衰变探测、两种不同原子核描述首次统一、小型低成本钛蓝宝石激光器、量子纠错能力向实用化迈进、利用纠缠光子编码和增强图像。

来源：科技日报中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院广州地球化学研究所

责任编辑：宋同舟