空间科学攀登团队在嫦娥五号样品拉曼光谱学研究方面取得进展

2022-07-10 19:04:18  点击:

近日,山东大学“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登团队行星科学课题组联合中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心和中科院地球化学研究所的相关研究人员,利用激光显微拉曼光谱技术分析了嫦娥五号月壤(CE5C0400、CE5C0600,图1)的矿物模式和化学特征,首次从矿物学角度定量约束了月壤非月海物质占比和着陆区矿物所经受的平均冲击压强。研究以“拉曼光谱和显微视角下的嫦娥五号月壤新认识”为题,发表于国际权威期刊Geophysical Research Letters(Cao et al., 2022, JCR和中科院地学1区),论文第一作者为行星科学课题组博士生曹海军,通讯作者为行星科学课题组PI凌宗成教授,共同作者包括北京离子探针中心刘敦一研究员和中科院地化所刘建忠研究员等人。

图1:嫦娥五号样品角砾岩CE5-0400-B006和月壤CE5C0600

2020年12月17日,嫦娥五号从月球风暴洋北部成功返回了1731克月壤样品,这些样品为理解月球年轻玄武岩的成因和演化提供了重要的研究样本。前期嫦娥五号样品的科学研究主要聚焦在着陆区玄武岩年代学、岩石学和全岩成分分析等方面,精确测定了玄武岩的年龄(约20亿年)并获得了对于月球晚期岩浆活动规律的一系列新认识(Che et al., 2021; Li et al., 2021等)。在本项研究中,研究团队利用激光拉曼光谱技术开展嫦娥五号月壤样品和角砾岩样品的微区无损分析,共发现了多达18种月球矿物,首次利用拉曼光谱学方法区分了嫦娥五号样品中的玻璃相和长石类矿物(图2)。样品的矿物化学和成分分析表明嫦娥五号着陆区可能包含5-7%的外来镁质溅射物,其可能源自远离着陆区的大型撞击坑所挖掘出的月壳物质。根据样品中矿物冲击特征约束嫦娥五号着陆区平均冲击压强约为17-25.8 GPa。综合矿物学和全岩成分研究表明,嫦娥五号玄武岩可能与嫦娥三号在月球“广寒宫”所发现的玄武岩(Ling et al., 2015)属于同期(模式年龄约为20亿年)岩浆活动的产物,代表了一种区别于已有的Apollo和Luna取样样品的全新月球玄武岩类型。

图2:嫦娥五号样品识别的矿物拉曼光谱图和长石分类图

2021年11月,空间科学攀登团队行星科学课题组代表山东大学获批嫦娥五号月壤样品1200毫克,该研究是山大利用嫦娥五号月壤研究所发表的首篇论文。此外,行星科学课题组聚焦嫦娥工程、天问一号等深空探测国家战略需求,在月球地质学、陨石学及天体化学、行星遥感与光谱学等方面取得了一系列研究成果,已在Nature Communications、ApJL、EPSL、GRL、JGR、M&PS、Science China、Science Bulletin等期刊发表SCI论文100余篇。本研究获得国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中国科学院战略性先导专项、民用航天技术预先研究等项目资助。

原文链接:

https://doi.org/10.1029/2022GL099282

作者:曹海军

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