日前,中国探月工程嫦娥六号任务圆满成功,实现世界首次月球背面采样返回,带回全人类第一抔月背样品。
作为香港首支对月壤进行研究的团队,香港大学在一年前获得由中国探月工程嫦娥五号在2020年采集的月壤样本,以研究月球的地质和热演化历史。
据香港大学地球科学系行星地质学家钱煜奇透露,目前团队的研究已经获取玄武岩中各类矿物主微量元素含量的初步数据,有望揭示该地区独特的火山活动历史。
近日,在赵国春院士等专家的支持下,钱煜奇所在团队也正计划申请嫦娥六号月背土壤,研究包括“月球正面与背面二分性”“月球深部物质组成”和“月球南极-艾肯盆地撞击时间”等方向。
“这一年来,我们研究月壤的团队逐渐壮大,越来越多年轻博士后和博士生加入进来,希望能持续参与相关研究。”钱煜奇说,事实将证明,香港的科研人员有能力参与到国家的探月工程乃至深空探测项目中。
香港大学申请到的嫦娥五号月壤样品
港大月壤研究揭示独特的火山活动历史
钱煜奇与中国探月工程结缘已久,早在中国地质大学(武汉)求学时期,钱煜奇就曾多次参与国家探月工程,在导师肖龙教授指导下开展嫦娥五号着陆区的研究,后续更就相关话题发表了多篇论文。
在中国地质大学(武汉)攻博期间,钱煜奇曾有幸对第一批月壤研究样品进行过研究。2023年初加入香港大学担任博士后研究员后,钱煜奇在赵国春院士等老师的支持下,组建了月壤研究团队。
香港大学获得的嫦娥五号月球样本共重822.6毫克,相关团队将分析样本以了解月球的地质和热演化历史。
香港大学地球科学系行星地质学家钱煜奇
“经过一年对嫦娥五号月壤的研究后,我们取得了初步进展。”钱煜奇告诉记者,在经历一段时间的摸索和测试后,团队便开始从嫦娥五号带回的月壤中挑选出的玄武岩颗粒进行测试。钱煜奇所在的研发团队已经主要完成了对玄武岩中含有的辉石、长石、钛铁矿、橄榄石以及磷灰石等矿物进行电子探针测试,并获得了这些矿物主微量元素含量的初步数据。
“目前,我们正在进行数据的详细分析,并将持续对该数据集进行深入研究。”据钱煜奇介绍,港大这次申请到的嫦娥五号月壤样品比较特殊,某些颗粒相对较大,矿物颗粒较为粗大,这可能反映了月球玄武岩喷发过程较为缓慢的特点。
与此同时,钱煜奇他们还在月壤样品中发现一些颗粒含有较细小的晶体,“这表明它们经历了较快的冷却过程”。“样品中同时包含了冷却速度较快和较慢的颗粒,这可能揭示了该地区独特的火山活动历史。”钱煜奇说。
嫦娥六号月壤样品有望揭示月球“二分性”之谜
6月25日,钱煜奇正在韩国参加亚洲大洋洲地球科学学会年会,手机突然收到新闻弹窗。
在会议快结束的时候,向与会的中国人及其他参会人员分享了这个好消息:“嫦娥六号刚刚成功着陆于中国内蒙古的四子王旗,并带回了月背的土壤样本。”在场的外国科研人员纷纷表示祝贺。
“嫦娥六号月壤样品最吸引我的地方,在于它来源于月球背面的南极-艾肯盆地东北部。”钱煜奇说,南极-艾肯盆地是一个巨大的撞击坑,直径约2200公里,几乎相当于从中国广东省到内蒙古自治区的距离。
在他看来,这样一个巨大的撞击事件对月球的整体演化产生了深远的影响,包括可能促成了月球正面风暴洋克里普地体以及南极-艾肯盆地地体的产生,塑造了月球现今构造格局。
“然而在此之前,人类尚未获得直接来自南极艾肯盆地的样品。虽然有些陨石可能源自这一区域,但由于无法确定其确切来源,这些陨石并不能提供确凿的信息。”钱煜奇说,在这样的背景下,嫦娥六号的月壤样品为人类提供了研究南极-艾肯盆地相关科学问题的独特机会。
香港大学申请到的嫦娥五号月壤样品
在嫦娥六号返回地球不久,中国科学院与港大的研究团队合作发表了一篇论文,旨在探讨嫦娥六号月壤样品的科学价值。
“我们认为,嫦娥六号月壤样品的最大贡献之一在于它有助于解决月球正面与背面‘二分性’的问题。”钱煜奇解释说,月球背面的火山活动不如正面活跃,其月壳相对月球正面的更厚,而且月球正面与背面的元素含量也有所不同。“这些差异究竟是由何种原因造成的?嫦娥六号月壤样品有望为我们提供解答。”
钱煜奇告诉记者,港大已经开始着手准备申请嫦娥六号月壤样品。鉴于嫦娥六号月壤样品的多样性,钱煜奇所在的团队相信能够同时对三个问题进行探究,包括月球正面与背面的“二分性”;月球深部物质的性质;月球南极-艾肯盆地撞击事件的形成时间和历史状态。
“香港科研人员有能力参与国家深空探测项目”
中国月球探测工程自2004年立项,至今已经走过20个年头。
2007年,我国第一颗绕月卫星嫦娥一号发射,开启了我国月球探测工程的大幕。时任港大理学院院长郭新和其他三位来自香港的科学家,受邀参与了嫦娥一号绕月探测工程科学应用专家委员会,研究嫦娥一号任务采集的数据。其后,香港大学的科学家多次参与了国家月球探测工程的科学数据分析。
2023年开始,香港大学地球科学系研究团队对嫦娥六号着陆区进行了研究,并在嫦娥六号发射当天在著名学术期刊《地球与行星科学通讯》发表了论文,这篇论文对嫦娥六号着陆区地质背景和火山喷发历史进行了详细分析。近日,该研究团队又在著名学术期刊《天体物理学快报》上发表论文,对该地区的侵入型火山作用进行了研究,揭示该地区存在广泛的岩浆侵入。这两项研究将能帮助正在进行的嫦娥六号样品分析,助力实现嫦娥六号任务科学目标。
钱煜奇认为,无论是参与探月工程,还是开展月壤研究,都有助于香港大学逐步建立起一支专业的月球科学研究团队,从而吸引更多香港乃至全球的学生前来学习,培养出更多能够参与到国家探月工程、航天事业的科学家,为国家的太空探索贡献力量。
中国科学院杨蔚研究员在香港大学进行嫦娥五号样品学术报告
月壤研究具备跨学科的潜力,也需要更多领域的专家。“事实上,我们已经注意到越来越多来自香港的研究人员对此表现出兴趣。”钱煜奇说,有些学系更提出可以共享一些先进的仪器,为他们开展研究提供助力。
这一年里,香港大学月壤研究团队已经壮大了不少。除了一开始加入、有丰富地质样品研究经验的赵国春院士、钱煜奇博士等外,陆续加入了很多年轻博士后和博士生。很多老师和学生都希望后续能参与到嫦娥六号样品的研究中来,并计划在未来持续参与相关工作。
“这也能够让香港市民看到,香港的科研人员有能力参与到国家的探月工程乃至深空探测项目中。”钱煜奇说。
南方+记者 陈彧
陈彧
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