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【科學網】嫦娥五號將為揭開月球之謎帶回“拼圖”
2019-05-13 | 作者:轉自:科學網 | 【 】【打印】【關閉

作者:甘曉 來源:科學網 發布時間:2019-5-11

香山科學會議召開第651次學術討論會
嫦娥五號將為揭開月球之謎帶回“拼圖”  

  84歲的中科院院士歐陽自遠拿起面前的話筒,緩緩起身,遞給了身后的年輕人。5月8日舉行的香山科學會議第651次學術討論會上,80后科研人、中國地質大學(北京)教授劉金高接過話筒發言:“我有一個問題,您提到的數值模擬是否考慮了時間維度?”

  劉金高和作報告的中科院地球化學研究所研究員劉耘討論的的數值模擬,是討論月球形成與演化這一重大科學命題的前沿研究方向之一。

  如今,距離歐陽自遠等老一輩科學家1958年開始系統開展月球科學、行星科學和天體化學研究已經過去60多年,我國探月工程圓滿完成嫦娥一號、二號、三號及四號任務。今年下半年,嫦娥五號即將發射,科學家期待它帶回足夠多的“拼圖”,幫助解開月球諸多謎題。

  諸多科學問題待解 

  作為地球唯一的天然衛星,月球的身世之謎一直激發著人們的好奇心。上世紀80年代,“大撞擊假說”興起,逐漸成為被科學家廣泛接受的理論。這一假說認為,大約45億年前,地球被一顆行星撞擊后,地球的一些部分被拋入太空,最終形成月球。撞擊過程中的極端高溫讓鉀、鉛、鉍等一些揮發性元素氣化而逃逸。

  不過,迄今為止,“大撞擊”的細節尚未完全確定。劉耘在報告中指出,“月球中等揮發份”丟失是大撞擊假說建立的重要支柱,未來對這一問題數值模擬研究的深入將推動大撞擊理論的認識。

  巖漿洋演化,則是大撞擊之后的重要科學問題。大撞擊形成初期,月球大部分組成物質處于熔融狀態形成巖漿洋,而隨著溫度降低,巖漿洋中的橄欖石、輝石開始結晶,下沉形成月幔堆晶,隨后斜長石結晶并漂浮至巖漿洋表面。這一過程被稱為月球“巖漿洋分異”的標準模型。

  不過,在對“阿波羅計劃”中采集的樣品分析后,科學家對巖漿活動模型也存在爭議。巖漿洋演化和分異過程,仍然是月球形成和演化中的一樁“懸案”。

  嫦娥五號備受期待 

  瞄準月球科學中的諸多難題,今年年底前后嫦娥五號探測器將發射,實現月球取樣返回地球。

  據報道,嫦娥五號將選擇位于月球最大的月海風暴洋北緣的呂姆克山附近著陸,鉆取深度約為2米的月壤巖芯柱,采集2公斤月球樣品。

  對此,與會專家指出,風暴洋地體相對較年輕,更富集鈾、釷、鉀等放射性元素,返回樣品將是絕佳的研究對象?!版隙鷂搴漚裳那虼嬖詿笤?3-20億年的玄武巖,獲得這些年輕玄武巖的同位素年齡,將推進對月球火山活動和演化歷史的認識?!鄙蕉笱Э占淇蒲а芯吭航淌諏枳誄傷?。

  同時,圍繞返回樣品開展高精度年代學分析,結合微量元素和穩定同位素信息,有望對月球內部冷卻歷史及其巖漿演化晚期過程給出更精確描述。

  在前期已經實現月球遙感探測和就位探測基礎上,科學家們對精度更高的采樣返回抱有極大期待。

  邁進科學目標驅動時代 

  近年來,隨著探月工程“繞”、“落”的實施,作為一位探月“老兵”,歐陽自遠欣慰地看到,我國已經具備了全月面的到達能力?!吧羈仗講饈鞘焙虼庸こ棠勘昵湮蒲勘昵??!彼康?。

  《中國科學報》從此次會議上獲知,目前,我國正在進行嫦娥四期和未來深空探測的立項論證。此次會議執行主席、中科院地質與地球物理研究所研究員林楊挺在會議報告中指出,有望在未來嫦娥四期工程中取得突破。

  “例如,月球深達13公里的南極-艾肯盆地打開了一扇月球深部的窗口,在該區域進行探測和采樣返回,將揭示下月殼和上月幔的物質組成,制約巖漿洋的結晶過程,并為地-月物質來源提供關鍵證據。同時,返回的最古老撞擊盆地樣品,還將揭開地-月系統最早期的撞擊歷史?!繃盅鍆λ?。

  同時,我國火星探測已確定兩次任務,首次探測將于2020年發射,開展環繞、著陸和巡視等聯合探測,第二次探測計劃從火星采樣返回。目前,首次火星科學目標已敲定。

  與會專家一致認為,未來在任務目標確定及運行管理方面,應遵循國際成功的經驗和做法,讓作為科學數據和返回樣品用戶的科學家能夠主導科學載荷,獲得更多、更高質量的科學數據和樣品,以保證科學目標高水平實現。

 
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