2020年12月，嫦娥五号探测仪返回舱带上 1731 克月壤取得成功返回地球，自当时起，大家就盼望早日见到我们自己的月壤产出率的科学研究成效。中国北京时间10月8日零晨，国际性学术刊物《科学》（Science）线上发布了一篇名为《嫦娥五号年青石灰岩的时期与成份》（Age and composition of young basalts on the Moon, measured from samples returned by Chang’e-5）的文章内容，中国矿业管理局中国地质科学院地质环境研究室北京市正离子探头核心车晓超博士研究生为文中的第一作者。这也是以嫦娥五号月球样品为研究对象发布的第一篇学术研究成效。

那麼毕业论文关键讲了什么？简易归纳为一句话：科学研究队伍对样品进行了年代学、原素、同位素剖析，证实月球在19.六亿年以前仍存有岩浆活动，为健全月球演变历史时间带来了重要科学研究直接证据。

这篇毕业论文源于中国矿业管理局中国地质科学院地质环境研究室北京市正离子探头核心刘敦一研究者和地质所国外高級访学澳洲科廷大学亚力山大·涅姆钦（Alexander Nemchin）专家教授力荐的全球科研队伍对嫦娥五号月球样品的科学研究。她们二位做为文中的一同通讯作者，而车晓超博士研究生则是这篇文章的第一作者。她们申请办理获得的样品序号为CE5C0000YJYX03501GP，这也是嫦娥五号探测仪的“铲抽样”，即根据机械手臂上小铲子获得的月球地面样品。从形状归类上看，它归属于岩屑，应用光片方式封裝。该样品中带有两个石灰岩颗粒物和一个角砾岩颗粒物，石灰岩的粒度分布大小有差别。

过去环月通讯卫星获得的信息表明，月球上最年轻漂亮的地质学特点应该是坐落于飓风洋（Oceanus Procellarum）的石灰岩溶岩，这种区域具备较高层次的钾、钍和铀等原素。这种因素会经过长时间的放射性衰变造成发热量，并使月球正脸保持较长时间的岩浆活动。“嫦娥五号”探测仪着陆点坐落于月球正脸北纬度43.06度，西经51.92度，吕姆克山（Mons Rümker）东北地区约170千米的地区。往往选用这一部位，恰好是由于科研工作人员推断这儿是月球上最年轻漂亮的石灰岩溶岩所在城市之一。

看外型

科学研究工作人员深入分析了嫦娥五号样品中的2个岩屑（被科学研究精英团队标识为CE5-B1和CE5-B2），尺寸相仿，约3-4mm，都由月球石灰岩中常用的矿物质构成，如斜长石、孔雀石和钛铁矿，及其少许的石英砂和方石英石等。二者均带有好几个富钾夹层玻璃、钡钾长石、三钙石、碳酸钙（磷灰石和尖晶）及其富锆矿物质斜仿钻（二氧化锆矿）和褐仿钻的填充体。二块岩屑都是有碎屑岩构造。CE5-B2晶体比CE5-B1晶体略粗一些，且CE5-B2中的绝大部分矿物质相破裂比较严重。

要想科学研究月球的年纪和进化历史时间，务必要明确月球岩屑中的矿物质和元素种类以及遍布。由于月球岩屑十分小，大部分仅有几十微米，高像素扫描仪透射电镜是不可或缺的神器。透射电镜里边有离子束负电子到样品表层上，造成出一些独特数据信号，从而能够辨别出微小的外貌。

看原素

假如要更直接地差别出原素的遍布，则必须使用能谱仪。它能将月球岩屑“染上”五颜六色，不一样色调就代表不一样的原素。如图所示，深蓝色代表硅（Si）、翠绿色代表镁（Mg）、鲜红色代表铁（Fe）、乳白色代表铝（Al）、淡黄色代表钙（Ca）、粉红色代表钛（Ti）、青绿色代表钾（K）。图上，黑与白的图形便是样品在扫描仪透射电镜下的显像（二次电子电子器件像），数字图像便是人为因素标识原素后的图象（伪五颜六色能量色散光谱仪像）；A、C是岩屑CE5-B1的，B、D是岩屑CE5-B2的。

研究表明，2个残片在辉石和孔雀石的Mg/Fe比率及其石灰岩的高富铁成份上差距非常大；矿物质有机化学略有不同，并且好像与两者的纹路相对性应。比如，CE5-B2中的孔雀石富铁、镁，而CE5-B1中TiO2、Al2O3和Cr2O3等遍布区域比较广泛。尽管个人上存有一些差别，但两者的地质学与其它己知的月球石灰岩类似，与卫星遥感观察結果基本一致，他们理应全是这一地区月壤成份的典型性代表。但是，充分考虑二块残片确实过小，不可以随便觉得他们代表着两类不一样的溶体。

测年龄

只是了解原素以及遍布尚不能获知地质环境年纪。都据说过碳-14测年吗？是的，基本原理是相似的，便是要对特殊原素开展同位素剖析。这儿，她们采用的机器设备较为“高档”，称为正离子探头。关键对于磷灰石等矿物质中存有放射性衰变的铀元素来科学研究，从总体上是U-Th-Pb测年法（U-铀、Th-钍、Pb-铅）。

U有三种纯天然放射性物质同位素238U、235U、234U。在其中238U和235U经放射性衰变各自产生平稳同位素206Pb和207Pb，而234U为238U核衰变的正中间物质，其药物半衰期为24.6萬年。

Th有两个同位素232Th和230Th。在其中232Th经放射性衰变产生平稳同位素208Pb。而230Th进化速率极低，也是238U核衰变的正中间物质，药物半衰期为7.52萬年。

Pb有四种纯天然同位素204Pb、204Pb、207Pb、208Pb，在其中206Pb、207Pb、208Pb全是平稳同位素，各自由238U、235U、232Th放射性衰变而成。204Pb则是进化速率很低的放射性物质同位素，但不会有相匹配的放射性物质同位素孕妈。

换句话说，我们可以根据测量矿物质中207Pb/206Pb、204Pb/206Pb等分子比例，对比238U、235U、232Th放射性物质同位素进化速率，推断出历经的多久的核衰变時间。

测年龄

根据对嫦娥五号月球样品所开展的一系列年代学、原素、同位素剖析，科学研究精英团队得到样品中的2个岩屑 CE5-B1 和 CE5-B2 年纪分別为~19.63亿光年和~20.11亿光年，由此证明了月球在至今已有约20亿光年前仍存有岩浆活动。

如今大家看见的月球是一个死寂的星体。它到底经历过哪些演变过程？又是什么时候终止主题活动的呢？先前，英国阿波罗计划带到的月球样品均采自月球正脸中低纬地域，样品年纪基本上在30亿到45亿年里，火山岩石年纪都是在30亿光年之上，生物学家只有由此分辨月球的地层主题活动在30亿光年前嘎然而止。而国内的月壤让月球多“活”了10亿光年。

参考文献：

[1]Age and composition of young basalts on the Moon, measured from samples returned by Chang’e-5 （with Supplementary Materials）

(DOI: 10.1126/science.abl7957)

[2]嫦娥五号月球样品第一篇科研成果刊登在《Science》

(https://mp.weixin.qq.com/s/_5ub8pvNhgA25dn3Q706Mw)