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嫦娥五號(hào)樣品再立新功 我國(guó)建立更精確月球年代函數(shù)模型

2022-02-16 09:22:38來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào)  

2月15日,元宵佳節(jié)到來(lái)之際,《自然-天文學(xué)》在線發(fā)表了一項(xiàng)月球科學(xué)研究的重要成果。利用嫦娥五號(hào)月球“土特產(chǎn)”的同位素年齡和著陸區(qū)撞擊坑統(tǒng)計(jì)結(jié)果,中科院空天信息創(chuàng)新研究院等單位的研究人員在目前常用月球年代函數(shù)的基礎(chǔ)上建立了新的更精確的月球年代函數(shù)模型。

“新的年代函數(shù)模型為月球和行星科學(xué)研究提供更精確的時(shí)間標(biāo)尺。”論文第一作者、中科院空天院研究員岳宗玉強(qiáng)調(diào)。

在月球和行星科學(xué)研究中,確定重要地質(zhì)單元和重大地質(zhì)事件的年齡至關(guān)重要。早期阿波羅(Apollo)和月球(Luna)探測(cè)任務(wù)在月球表面采集了樣品,并通過(guò)同位素測(cè)年方法得到了這些樣品的精確年齡,它們代表了樣品所在地質(zhì)單元的年齡。

為了將這些有限的年齡信息推廣應(yīng)用到整個(gè)月球,歐美科學(xué)家們建立了撞擊坑統(tǒng)計(jì)定年方法,包括描述撞擊坑大小-頻率分布規(guī)律的產(chǎn)率函數(shù)和描述撞擊坑歸一化頻率與絕對(duì)年齡關(guān)系的年代函數(shù),前者通過(guò)遙感圖像撞擊坑統(tǒng)計(jì)分析得到,后者通過(guò)樣品年齡及其所在地質(zhì)單元撞擊坑歸一化頻率得到。其中最著名和廣泛應(yīng)用的是德國(guó)柏林自由大學(xué)格哈特·紐庫(kù)姆(Gerhard Neukum)教授于1983年建立的產(chǎn)率函數(shù)和年代函數(shù)。

然而,“遺憾的是,Apollo和Luna采集的樣品年齡在約30億年至10億年間有一個(gè)很大的空白區(qū)間,幾乎占據(jù)了月球地質(zhì)歷史的一半,這也使得年代函數(shù)的可靠性一直受到質(zhì)疑。”岳宗玉坦言。

因此,尋找月球表面20億年左右地質(zhì)單元的樣品對(duì)驗(yàn)證和改進(jìn)月球年代模型具有重大意義,這也成為嫦娥五號(hào)任務(wù)的科學(xué)目標(biāo)之一。

2020年12月1日,嫦娥五號(hào)在月球正面風(fēng)暴洋北部呂姆克山、夏普月溪附近安全著陸,帶回樣品的同位素測(cè)量結(jié)果表明其年齡為20.3億年,與預(yù)期吻合很好。

“嫦娥五號(hào)樣品年齡為月球年代函數(shù)的改進(jìn)提供了一顆珍貴的‘金釘子’,是嫦娥五號(hào)樣品對(duì)月球科學(xué)研究的一個(gè)獨(dú)特貢獻(xiàn)。”論文通訊作者、中科院空天院研究員邸凱昌說(shuō)道。

研究團(tuán)隊(duì)基于高分辨月球遙感影像的撞擊坑統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果和撞擊坑產(chǎn)率函數(shù)得到嫦娥五號(hào)采樣點(diǎn)地質(zhì)單元的撞擊坑歸一化頻率,與嫦娥五號(hào)樣品的年齡構(gòu)成建立月球年代函數(shù)模型一組新的控制數(shù)據(jù),通過(guò)非線性最小二乘擬合算法,對(duì)格哈特·紐庫(kù)姆建立的年代函數(shù)進(jìn)行更新,建立了新的月球年代函數(shù)模型。

分析表明,根據(jù)新的年代函數(shù)得到的定年結(jié)果在大部分情況下更老一些,最大的差別在2億年左右。

“由于增加了嫦娥五號(hào)關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn),新的月球年代函數(shù)模型定年的精度優(yōu)于經(jīng)典的哈特·紐庫(kù)姆建立的年代函數(shù)模型,可用于今后月球地質(zhì)單元的定年。進(jìn)一步可根據(jù)新的月球年代函數(shù),推演火星、水星等其他地外行星的新年代函數(shù),提高定年精度。”邸凱昌說(shuō),新月球年代函數(shù),是一把更精確的時(shí)間標(biāo)尺,將在月球和行星科學(xué)研究中發(fā)揮重要作用。

更重要的是,這項(xiàng)成果也得到了審稿人的高度評(píng)價(jià)。其中一位審稿人表示,“這項(xiàng)原創(chuàng)性工作具有重要意義,我想整個(gè)行星科學(xué)領(lǐng)域都會(huì)對(duì)這個(gè)結(jié)果感興趣。”(陸成寬)

責(zé)任編輯:hnmd003

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