一項新的研究對作為2020年嫦娥5號（CE-5）任務的一部分返回的土壤樣本進行了檢查，活躍的火山活動幫助創造了月球表面的礦物，就在20億年前，留下了富含鐵和高鈣的玄武岩表面，在地理上比月球地質學界之前認為的要年輕。

中國科學院國家天文台（NAOC）的一組科學家在李春來教授的指導下，最近在《自然通訊》上發表了他們的成果。為了確定嫦娥5號返回的月球土壤樣本的礦物成分，該研究同時使用了光譜和X射線衍射（XRD）分析技術。

李教授說：”我們分析的近側月球土壤樣本原來主要是輝石。這讓我們感到驚訝，因為早期基於遙感的研究表明橄欖石的豐度很高–這是玄武岩類別中另一種常見的火山礦物組合。”

嫦娥五號樣品揭示的晚期火星玄武岩礦物學的新光譜解釋。資料來源：NAOC

基於阿波羅和月球任務的研究表明，活躍的火山活動在43億至31億年前塑造了月海，其中大部分活動發生在36億至38億年前。月海是指由古代大型小行星撞擊月球遠端引發的火山活動所形成的黑暗玄武岩平原的術語。這些早期的調查依賴於像美國宇航局的月球礦物學繪圖儀這樣的月球軌道器和地球上的望遠鏡所收集的信息。

儘管我們可以遠程推斷出很多關於月球的礦物成分，但在地球上有實際的月球土壤樣本在我們的實驗室裡進行分析，為更徹底和精確的成分分析提供了可能性。

李和他的團隊首先使用光譜技術分析了他們的三個土壤樣品。樣品的整體光譜形狀基本上是一致的。他們繼續部署XRD，這表明樣品是由輝石、易變輝石、斜長石、鎂橄欖石、鐵橄欖石、鈦鐵礦、石英、磷灰石和玻璃狀材料組成。XRD結果顯示，這些樣品主要由輝石組成，而不是像早期研究表明的橄欖石。

初步工作已經確定，嫦娥5號返回的土壤樣品基本上是由一種以前從未被採樣的月球玄武岩組成的。與以前任務中收集的火星樣本相比，根據電子微探針分析，CE-5樣本中輝石的主體成分相對富含鐵和鈣。

為了分析這些樣品，研究人員測量了在暴露於精確校準的X射線和可見光發射時吸收和反射的光的波長。每個樣品所反射的東西根據X軸上的波長和Y軸上的強度被映射出來，生成一個光譜指紋。這三個樣品之間有如此驚人的相似性，這向我們表明，我們觀察到的富含鐵的輝石在其他近旁火星上是相似的。這大大增強了我們對我們月球近側礦物學的理解。

李和他的團隊的研究緊隨其他最近的發展，這些發展吸引了月球科學家以及整個天文學界，包括今年早些時候也由嫦娥5號返回的樣本產生的消息，表明月球上可能有地下困冰的形式的水。

“對於月球地質學家來說，這些是令人興奮的新進展，”李說。”作為未來任務的一部分，帶回的更多樣本將繼續促進我們對月球表面的了解，並對空間探索有潛在的重大影響，因為科學界找到了利用月球礦物學的方法，可能還有水。”