中國嫦娥六號(CE-6)樣本采集任務詳解

知新了了 2024-05-11 10:28:24

人類第一次看到月球的另一面是在1959年,當時蘇聯的月球3號探測器捕捉到了我們第一張月球背面的照片。這些照片令人震驚,指出了月球不同側面之間的明顯差異。現在,中國正在向月球背面發射另一個著陸器。

這一次,它將從這個長期看不見的領域帶回一個樣本,可以解釋這個令人困惑的差異。

嫦娥六號(CE-6)已于5月3日發射,並將前往太陽系第二大撞擊坑:南極艾特肯盆地(SPA)。它將降落在阿波羅盆地,這是更大的SPA盆地中的一個子盆地。

中國此前已經在月球背面發射了一個著陸器(嫦娥四號)。他們還在月球近側放置了一個著陸器,並帶回了樣本(嫦娥五號)。但CE-6將是第一個從月球背面返回的樣本。這是中國探月計劃(CLEP)的最新任務。

發表在《地球與行星科學快報》上的一篇新論文概述了CE-6著陸點的重要性以及它將返回地球的樣本。它的標題是“阿波羅盆地長期的背面火山活動:嫦娥六號著陸點”。第一作者是香港大學地球科學系的錢煜奇博士。

當蘇聯的月球3號探測器讓我們第一次看到月球的遠端時,科學家們很快就意識到它與近端有多麽不同。月球的近側是巨大的玄武岩熔岩平原,被稱爲“月海”。月海占據了月球近面31%的面積。

但月球背面的情況卻大不相同。月球月海只占月球背面約2%的面積。相反,它被密集的隕石坑高地所占據。這就是所謂的月球二分法。這種差異可能是由于月球近側下方産生熱量的元素沉積造成的,這些元素形成了月球月海。科學家們還提出,一個早已消失的伴星撞擊了月球背面,形成了高地。

錢煜奇博士和他的同事在論文中寫道:“月球背面玄武岩缺乏的原因是一個主要的月球科學問題。嫦娥6號(CE-6)任務是第一次返回月球背面的樣本任務,目標是降落在阿波羅盆地南部,對月球背面的海玄武岩進行采樣,以獲得對月球早期演化的關鍵見解。”

來自遠端的CE-6樣本可以開始回答關于兩面差異的問題。爲了准備接收樣本,錢煜奇博士和他的同事研究了阿波羅盆地的火山活動。他們的工作揭示了多樣而令人費解的火山活動。

他們的研究表明,阿波羅盆地經曆了從酒海紀(約40.5億年前)到愛拉托遜紀時期(約17.9億年前)的火山活動。然而,由于月球背面的地殼要厚得多,它影響了火山活動。在像奧本海默隕石坑這樣的地殼厚度中等的地區,熔岩堤在火山口底部停滯不前。熔岩橫向擴散,形成一個岩底破碎的火山口。

有些地區,比如阿波羅隕石坑的內層,有很薄的地殼。在這裏,熔岩堤直接噴發,形成了廣泛的熔岩流。但在地殼最厚的地方,在高原地區,沒有證據表明那裏的堤壩曾經到達過地表。

“這一基本發現表明,月球近端和遠端的地殼厚度差異,可能是月球不對稱火山活動的主要原因,”錢博士說。“這可以通過返回的嫦娥六號樣本來驗證。”

他們之所以選擇阿波羅隕石坑的南海,部分原因是它至少有兩次來自兩個不同時期的曆史性噴發。每一個都有不同的钛含量。較早的一個發生在33.4億年前,钛含量很低(重量3.2%)。後者發生在約30.7億年前,钛含量較高(重量爲6.2%)。

岩石中钛的含量與岩石成因、岩石的成因和形成有關。科學家們認爲,高钛和低钛月球玄武岩是在月球不同的地質層融化時形成的。作者寫道:“從獨特的地質環境中返回的CE-6樣品將提供重要的岩石成因信息,以進一步解決月球背面海玄武岩的缺乏和月球背面的二分法。”

作者認爲,CE-6采集的樣品來自钛含量較高的後期噴發邊緣。該樣本將具有更高的科學價值,因爲它實際上同時采集了三種物質:較新的高钛玄武岩、潛在的低钛玄武岩,以及其他與撞擊事件無關的物質。“不同的樣本來源將爲解決隱藏在阿波羅盆地的一系列月球科學問題提供重要的見解,”該論文的合著者、同樣來自香港大學的約瑟夫·米哈爾斯基教授說。

“我們的研究結果是對嫦娥六號月球任務的巨大貢獻。”香港大學地球科學系講座教授、該論文的合著者趙國春教授說:“它爲全面了解即將返回的嫦娥六號樣本奠定了一個地質框架,並將成爲中國科學家即將進行的樣本分析的關鍵參考。”

嫦娥六號將運送多達2公斤(4.4磅)的月球物質。它應該在6月25日左右到達地球。

作者總結道:“這些返回的樣本可以幫助回答有關高钛和低钛玄武岩演化的問題,地殼厚度對月球火山活動的影響,以及月球科學中最基本的未解決問題:月球正面和背面明顯不對稱的原因是什麽?”

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知新了了

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