中国发布全球首套高精度月球地质图集 揭秘20亿年前月球地质活动

中国发布全球首套高精度月球地质图集 揭秘20亿年前月球地质活动

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2024年4月21日，中国科学院发布了全球首套高精度月球地质图集，这一重大科研成果不仅展示了月球表面的复杂地貌，更为揭示月球的形成与变迁过程提供了重要线索。

此次发布的月球地质图集包括中英文版《1:250万月球全月地质图集》和《1:250万月球分幅地质图集》，由中国科学院地球化学研究所欧阳自远院士和刘建忠研究员领衔，联合吉林大学、山东大学等多家单位的科学家和制图人员共同研编。

图集采用中英文双语，其中主图《1:250万月球全月地质图》利用青、黑、黄、品红4个基色叠印出共150种颜色，对月球进行“三宙六纪”的地质年代划分；识别并标记全月12341个撞击坑、81个撞击盆地、17种岩石类型、14类构造，建立了统一的盆地建造亚类的分类体系。同时，探测着陆点、特殊高程点等特殊要素在图集中也有显示。

与美国阿波罗计划时期的月球地质图相比，这一系列图集基于月球动力学演化的规律，创造性建立了“三宙六纪”的月球地质年代划分方案，更加客观地刻画月球的地质演化历史；建立了以内、外动力地质演化为主线的月球构造和岩石类型分类体系，更清晰地表达了月球构造和岩石的演化特征；构建了月球撞击盆地和盆地建造亚类的分类体系，建立了盆地演化序列，提出了盆地及亚类建造的识别标志等创新成果，构建了以内、外动力地质作用并重驱动的类地行星演化新框架。

最新研究显示，嫦娥五号样品揭示20亿年前月球仍存在弱磁场，表明月球深部仍保持一定活力。中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥研究员、蔡书慧副研究员及研究团队联合中国科学院国家天文台、中国地质大学(武汉)等单位合作伙伴共同完成，相关成果论文获国际知名学术期刊《科学》(Science)旗下《科学进展》(Science Advances)最新一期以封面文章发表。

论文第一作者兼通讯作者蔡书慧介绍说，被形象称为月球“发电机”产生的月球磁场可以反映其内部结构及热状态，也能影响月表环境。因此，认识月球磁场的变化过程可以为理解月球演化历史提供重要约束，但目前对于月球磁场持续时间及其中晚期演化过程仍存在较大争议。

中国嫦娥五号任务从风暴洋区域采回人类首批月球中纬度玄武岩样品，玄武岩受到撞击改造程度一般较小，能够代表火山喷发时的月球古磁场强度。嫦娥五号玄武岩喷发年龄为20亿年，代表迄今最年轻的月球玄武岩返回样品，从而为获取月球中晚期古磁场数据提供了独特的机遇。

在本项研究中，研究团队对获批的嫦娥五号9颗毫米级玄武岩岩屑样品进行详细磁学分析。针对月球返回样品稀有量少、磁信号弱等特点，团队建立一套适合地外微小、弱磁样品的高精度、低损耗磁学方法研究体系，为嫦娥五号及后续深空探测返回样品磁学研究提供技术支持和保障。他们采用多种古强度测试方法，获得月球20亿年前可靠的“发电机”磁场信息，相关结果为认识月球磁场“发电机”中晚期演化历史提供了关键约束。

蔡书慧指出，此次研究结果显示，月球在距今20亿年前仍存在一个较弱的“发电机”过程，所产生的磁场强度为2—4微特，这表明20亿年前月球深部仍保持一定的热对流或热传导，其驱动能量可能来源于内核结晶、进动、钛铁矿堆晶下沉等过程，仍然具有活力的月球深部可能为月球年轻火山活动贡献了一定的热量。

这一系列图集基于月球起源和演化过程的整体性和规律性认识，研编团队以我国嫦娥工程科学探测数据为基础，同时参考国内外已有的探测数据和研究成果，通过对月球岩石建造、地质构造、时代等要素的研究和归集，建立具有自主知识产权的月球地质编图技术规范和标准，编制了1:250万月球数字地质-构造系列图件。

“这是一份月球科学领域立典式综合集成成果，不仅可以为探月工程科学目标制定和工程实施提供基础资料、科学参考，也填补了我国在月球与地外行星地质图编研方面的空白，为月球起源和演化乃至太阳系演化的研究作出中国贡献。”刘建忠说。据悉，目前，该图集已经集成至我国科学家搭建的数字月球云平台上，并服务于月球科学研究、科普教育以及我国未来月球探测工程的着陆区选址、月球资源勘查和路径规划。