月球远侧的尘埃带来了一种前所未见的微观珍宝">月球远侧的尘埃带来了一种前所未见的微观珍宝">中国从月球背面带回意想不到的东西的配图月球远侧的尘埃带来了一种前所未见的微观珍宝
对中国国家航天局嫦娥六号任务期间采集的月球物质进行仔细研究后,发现了来自一种含水陨石的尘埃微粒。这种陨石非常脆弱,在穿越地球大气层的过程中很少能留存下来。
这是首次在月球上确认发现一种名为伊武那型碳质球粒陨石(即CI球粒陨石)的陨石碎片。这表明,脆弱的含水小行星能够在月球风化层中留下微观痕迹。
CI球粒陨石是含水量和挥发物最多的陨石,其成分与龙宫和贝努等太空岩石相似。它们多孔且 “湿润”,高达20% 的重量以水合矿物质的形式结合在水中。
正因为如此,与其他太空岩石相比,它们异常柔软易碎,这意味着在进入大气层和撞击时特别容易被破坏。这使得地球上发现的陨石中,CI球粒陨石占比不到1%,极其罕见。
人们原本也认为它们无法在月球上留存。虽然月球没有大气层,陨石不会在其中燃烧和爆炸,但物体与月球表面碰撞的速度极高,物质预计会汽化、熔化或被抛回太空。
由中国科学院地球化学家王进团和陈智勇带领的研究团队,筛选了5000多块嫦娥六号采集的物质碎片,希望找到哪怕已发生改变的撞击物质。
样本采集自一个坑中坑区域——巨大的南极 – 艾特肯盆地内的阿波罗盆地,该区域覆盖了近四分之一的月球表面,是古代撞击碎片的主要所在地。
研究人员聚焦于橄榄石,这是一种常见于火山岩、撞击熔体和陨石中的镁铁硅酸盐矿物。他们分离出几个含橄榄石的碎片,进行镶嵌和抛光处理,以开展扫描电子显微镜、电子探针微分析和二次离子质谱分析。
研究人员最终从这些含橄榄石的候选样本中,确定了七个在化学性质上与CI球粒陨石中的橄榄石相同的样本。
分析显示,这些碎片具有斑状结构,即橄榄石晶体嵌入玻璃质基质中,这与快速冷却和凝固的撞击熔体相符。
真正令人惊讶的是化学和同位素分析结果。研究团队关注铁锰比、氧化镍、氧化铬、氧同位素比和硅同位素比,这些对于月球和地球的橄榄石都有已知的一致数值。
这七个碎片中的比例与月球或地球起源的预期比例均不匹配。相反,这些比例与一颗CI球粒陨石小行星撞击月球、熔化然后迅速冷却的起源相符,其化学性质得以保存数十亿年。
这是CI球粒陨石在太阳系早期撞击月球的首个直接实物证据,也是这种撞击的碎片能够留存并讲述这段故事的首个证据。事实上,月球的环境可能比地球更有利于保存这种物质。研究团队的分析表明,CI球粒陨石可能占月球陨石总量的30%。
长期以来,科学家们一直认为CI球粒陨石可能在早期地球和月球的挥发物和水的来源中发挥了作用。来自月球远侧的七颗微小尘埃颗粒表明他们可能是正确的。
未来的月球样本任务将有助于进一步探索这种可能性。
研究人员总结道:“鉴于CI球粒陨石在地球陨石收藏中的稀有性,我们用于识别月球及潜在其他返回样本中外源物质的综合方法,为重新评估内太阳系球粒陨石的比例提供了有价值的工具。”
这些研究结果已发表在《美国国家科学院院刊》上。