嫦娥四号讲述的月球“土壤”故事

嫦娥四号首次实现在月球背面的着陆,从而开启月球探测的新篇章。着陆区位于月球上最大、最古老的撞击盆地,即南极艾肯盆地,那里隐藏着月球深部物质组成以及早期撞击历史等秘密。该地区经历了约36亿年的小行星撞击粉碎和太阳风的注入,表面形成10多米厚的一层月球土壤(月壤)。月球车"玉兔二号"行走在月壤上,利用携带的立体相机沿途摄取高精度的立体照片,通过向下发射雷达电波探测出月壤的厚度和更深处的撞击坑溅射石块、溢出的熔岩流等,还利用光谱仪测定了月壤和石块的成分。这些信息解开了着陆区的小行星撞击历史,并且得到月球深部的物质组成。     

月球背面究竟有什么

<正>2019年1月3日10时26分,"嫦娥四号"探测器自主着陆在月球背面南极-艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑内,实现了人类探测器首次在月球背面软着陆。随后,"嫦娥四号"探测器通过"鹊桥"中继星传回了世界上第一张近距离拍摄的月背影像图,揭开了古老月背的神秘面纱。作为地球最亲密的邻居,月球是人类肉眼所能看到的最大天体,陪伴地球已经超过45亿年。月球对地球的地轴     

基于嫦娥四号光谱探测数据发现月球背面幔源物质初步证据

<正>月球是地球之外我们研究得最深刻的星球.与地球一样,月球也可分为月壳、月幔以及月核.与地球不同的是,月球并没有板块运动,其早期演化历史的痕迹依然存在.月球就像化石,我们可以通过对月球的研究一窥地球或其他行星的早期演化历史.与月球早期演化有关的岩浆洋理论推断,随着岩浆的演化,如橄榄石、低钙辉石等较重的镁铁质矿物(富镁和     

中国成功实现人类探测器首次月背软着陆

<正>这是人类第一次揭开古老月背的神秘面纱。2019年1月3日10时26分,嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内,实现人类探测器首次月背软着陆。经过约38万km、26天的漫长飞行,1月3日,嫦娥四号进入距月面15km的落月准备轨道。北京航天飞行控制中心大厅内,随着现场工作人员一声令下,嫦娥四号探测器从距离月面15 km处开始实     

月球暗面真的暗吗

正月球背面(即月球暗面)之所以显得神秘,原因在于我们无法从地球上直接观测到月球背面。由于月球的天平动,月盘边缘区域有时候会露出一点点侧背。总体上,从地球上可以观测到整个月球表面的59%。迄今为止,虽然还没有航天器登陆过月球背面,但科学家仍获得了一些月球背面的探测数据。     

地幔转换带橄榄石高压相变实验研究

橄榄石是上地幔的主要矿物之一,它的相变对于认识地幔不连续面的成因,整个地幔的物质组成和演化、地幔对流、俯冲板片深源地震等地球深部动力学问题具有重要意义.本研究使用中国地质大学地球深部研究实验室多面砧压机进行了2种成分的橄榄石(Fo100和Fo90)在压力为14.1～20GPa,温度为1400℃的相变实验研究.压力为14.8～15.6GPa时,Fo90和Fo100均转变为瓦兹利石(α);而在14.1GPa实验中,Fo90完全转变为瓦兹利石,Fo100则仍为橄榄石(α).瓦兹利石具有2种产状:破碎的粒状结构(粒度大于100μm)和微晶集合体(微晶粒度小于10μm).瓦兹利石拉曼谱图中显示722～723和917～919cm-1特征峰.随着压力升高,实验产物中出现更多的呈微晶集合体结构产出的瓦兹利石,表明实验压力离橄榄石相变边界越远,瓦兹利石成核密度越大,导致体系Gibbs自由能下降,高压相矿物颗粒生长受到抑制.但由于瓦兹利石成核活化能很小,因此实验产物中均有大量呈微晶集合体产出的瓦兹利石.实验产物的显微结构特征对解释陨石中出现瓦兹利石的产状提供高温高压实验启示.压力为19.5和20GPa时实验产物为林伍德石(γ),其中压力为19.5GPa的实验中Fo100中瓦兹利石和林伍德石共存.实验产物林伍德石为自形粒状(颗粒度为10～20μm),三联点结构发育.798和840cmμ1为林伍德石的拉曼特征峰.综合本次研究以及前人地震探测结果表明,中国东部上地幔复杂结构无法用单一的橄榄石体系相变来解释,其他矿物(如辉石-石榴石)的相变及其与橄榄石体系相变的相互影响可能导致了该地区上地幔具有复杂的结构.因此进一步开展复杂体系(如橄榄石+辉石体系)的高温高压相变实验研究,并在已有地球物理探测成果的基础上建立合理的地质-岩石学模型,对探讨中国东部地区上地幔复杂结构形成的物理机理,影响因素及其深部动力学机制具有重要意义.     

“天眼”首次探测到河外星系中性氢发射线

正从中国科学院国家天文台获悉,程诚等科研人员利用俗称中国"天眼"的500米口径球面射电望远镜(FAST)的19波束接收机,对一批低红移恒星形成星系样本中的4个星系进行先导观测,成功探测到3个星系的中性氢发射线。这项重要天文学研究成果是     

质子微探针测定橄榄石中钙及其意义

钙是橄榄石的次要组分,电子探针分析值一般在0.1—0.5％,已处于检出限附近,有较大误差。由于钙在橄榄石和单斜辉石中的分配有作为地质温压计的潜在可能性,因此橄榄石中钙的准确含鼍测定显得尤为必要。质子诱发X射线发射(PIXE,简称质子探针)分析作为一种新的高能分析方法,由于其可实现高灵敏度、高精度及微区微粒分析,已开始逐渐在地学领域中应用。本文报道中国六合、嘉山和澳大利亚维多利亚省某些碱性玄武岩中所含尖晶石橄     

大陆深俯冲作用对邻区岩石圈地幔改造的时间、方式与过程:鲁西橄榄岩类与辉石岩类捕虏体证据

鲁西早白垩世镁铁质岩石中有橄榄岩类和辉石岩类捕虏体,前者包括含尖晶石方辉橄榄岩(约占3%)、含铬铁矿纯橄岩(约占95%)和含铬铁矿异剥橄榄岩(约占2%).它们的岩相学、全岩地球化学与矿物地球化学为深俯冲陆壳对相邻岩石圈地幔的改造过程提供了直接证据.含尖晶石方辉橄榄岩主要由橄榄石(82%-89%)、斜方辉石(8%-13%)以及次要的尖晶石(1%-2%)、单斜辉石(-1.5%)和角闪石(-1%)组成,橄榄石的Mg#值介于92.1-93.8之间,其平均值为92.5,橄榄石的δ18O值介于5.5‰-5.6‰之间,全岩的Re亏损模式年龄(TRD)为2.6-2.68 Ga;部分纯橄岩和异剥橄榄岩中的橄榄石具有相对较低的Mg#值(85-90)和较高的δ18O值(6.1‰-7.7‰)以及明显偏高的全岩187Os/188Os比值(0.1269-0.5780).前者代表了鲁西早白垩世期间古老岩石圈地幔的少量残留,后者意味着鲁西早白垩世期间岩石圈地幔的绝大多数已经被改造.费县早白垩世玄武岩中含橄榄石的二辉石岩中可观察到橄榄石被斜方辉石所交代和相继出现的斜方辉石被单斜辉石所交代的改造过程,这与斜方辉石(1097-1491μg/g)和单斜辉石(581-809μg/g)明显富集Ni的地球化学属性相吻合.辉石岩中橄榄石的氧同位素组成(δ18O=7.28‰-8.21‰)和单斜辉石的锶同位素组成(介于0.70862-0.70979之间)表明,改造岩石圈地幔的熔体起源于深俯冲扬子板片的部分熔融.     

我国深空探测研究深入火星和月球内部

<正>地球、火星、月球等具有显著的圈层结构,这是其形成与演化的结果;圈层结构因而记录了它们的形成和演化中诸多地质过程和环境变迁,如岩浆洋冷却、壳幔分异和核幔分异,以及气候和宜居性环境演变等.地球的圈层结构可分为外部圈层(水圈、生物圈、大气圈)和内部圈层(地壳、地幔、地核),地球各圈层间存在大规模的物质循环和能量交换.地壳物质可以通过俯冲过程到达地幔甚至是核幔边界,而核幔边界的热物质则能以地幔柱形式上涌至地表.本文着重探讨火星与月球的浅表层和深部结构探测及其未来可能的考量.     

拉曼光谱技术在深空探测中的应用评述

拉曼光谱是激光激发物质产生光子非弹性散射形成的分子振动光谱.作为矿物和有机物识别的“指纹”光谱,拉曼光谱已被广泛应用于地球和地外样品研究中,以获得矿物种类、矿物化学、空间分布、岩矿成因等关键信息.在深空探测任务中,拉曼光谱通过采用主动激光激发获取光谱,在光谱信号获取方面具有独特的优势并可有效突破行星光照条件等环境的制约,因而被推荐用于月球、火星、小行星、金星、冰卫星等重要探测任务.我国嫦娥7号任务也将搭载拉曼光谱仪在月球南极区域开展就位物质成分探测.本文从拉曼光谱技术的物理原理和技术特点出发,阐述了拉曼光谱技术在月球和火星样品中的研究进展,归纳总结了主要组成矿物的拉曼光谱特征;梳理了拉曼光谱技术在深空探测领域的发展现状,简介了目前国际上主要拉曼光谱仪载荷设计情况,并分析了深空拉曼光谱探测中存在的难点约束;最后,对拉曼光谱技术在深空探测应用方面未来的发展趋势进行了展望,以期为未来相关载荷研发和应用提供有益参考.     

鲁西中生代金岭闪长岩中纯橄岩和辉石岩包体的发现及其意义

鲁西中生代金岭岩体闪长岩中含有众多的深源捕虏体, 主要为纯橄岩和辉石岩. 其中纯橄岩又可分为两亚类, 一类具板状结构, 橄榄石的Mg#值(93~94)高; 另一类具变质变形结构, 并叠加有矿物反应结构, 橄榄石的Mg#值(86~87)低. 矿物化学表明前者可能来源于古老的岩石圈地幔, 后者曾遭受过富硅钾质熔体的改造. 辉石岩中矿物出溶结构的存在、辉石较高的Mg#值以及较高的平衡温度均暗示该类捕虏体可能为中生代幔源岩浆在上地幔顶部或壳幔边界附近形成的堆积体.     

山东临朐新生代玄武岩携带的单斜辉石晶体中玻璃质熔体包裹体

山东临朐新生代玄武岩携带有较多的单斜辉石晶体, 这些单斜辉石中发现存在大量玻璃质熔体包裹体. 玻璃质熔体包裹体形状极不规则, 大小多在10~50 μm之间, 并与低镁橄榄石、拉长石和富钙钾长石共生. 原位主、微量元素分析表明玻璃质熔体包裹体富碱(Na₂O+K₂O > 10%), 高硅(>54%)、钙、铁(>4%, 质量分数, 下同), 贫镁(Mg# < 20), 富集轻稀土元素((Ce/Yb)_cn = 11.6~16.4), 并具有明显的Eu正异常(Eu/Eu* > 2), 即为类似响岩质组成. 单斜辉石晶体和玻璃质熔体包裹体及其共生矿物的组成特征说明这些熔体包裹体是寄主玄武岩携带前捕获的外来熔体. 该熔体包裹体的发现为进一步探讨华北东南部中生代岩石圈地幔的演化过程提供了另一个新的途径.     

清镇顽火辉石球粒陨石(EH3)的反射光谱和红外透射光谱研究

顽火辉石球粒陨石是极端还原条件下的星云凝聚产物。它有两个亚群:高铁群(EH群)和低铁群(EL群)顽火辉石球粒陨石。EH群存在EH3、EH4和EH5三种类型,EL群仅有EL6型。非平衡顽火辉石球粒陨石近似代表太阳星云最内缘部分星云凝聚和吸积形成的原始天体物质,而平衡型顽火辉石球粒陨石则是原始凝聚和吸积物质的后期热变质产物。清镇陨石是热变质程度最浅的非平衡高铁群3型顽火辉石球粒陨石(EH3),虽然其总体化学组成与     

中国的绕月探测工程

人类认识月球,从对月的原始崇拜和流传神话开始,继之以天文观测,到20世纪后半叶,人类已经实现了对月的近距离接触和探测.总结人类对月球的探测活动,可以划分为探、登、驻(住)三个阶段:探是指对月球情况进行近距离或有接触的无人探测;登是指人登上月球,与月球直接接触,进行有人直接操作的探测;驻(住)分两个层次,一是驻,即人携带设备登陆月球后很快返回,设备仪器长期驻留月球开展探测活动;二是住,即人在月球上长期居住和工作.     

科学信息

Nature,1989年2月2日南极臭氧——南极大气层上方17公里处的臭氧减少与氯胺-氧化物的存在有关。但是1988年9月所作的探测气球测量表明,在低同温层(大气层上方10～17公里)的臭氧减少却与少量的云粒直接有关。核物理——奇异核物质是一种假设的含有近似相等的上、下和奇夸克数的一种物质。本期有二篇文章对此作了讨论,其中一文讨论了在实验室中获取这种     

月球探测进展与国际月球科研站

月球作为地球唯一的天然卫星,因其独一无二的位置资源、极具特点的环境资源、丰富的物质资源,是人类进行空间探测和开发利用太空的首选目标.地月系是太阳系探测的试验场,月球是迈向更远深空的中转站.月球科学研究对推动空间科学发展具有重要作用.月球资源开发利用对人类的可持续发展具有重要意义.近年来,我国月球探测取得了举世瞩目的成就,在完成"绕落回"三步走后,必将以更好地服务于月球科学探测和资源开发利用为目标,增进人类科学认知,拓展人类生存空间,服务人类社会可持续发展.本文梳理和评述了国内外月球探测发展现状与发展趋势,归纳了未来月球探测所涉及的主要任务、前沿科学问题和关键技术,提出我国月球探测发展建议.月球探测是建设航天强国的重要标志,当前我国正从航天大国迈向航天强国,在月球探测方面应该有大国思维,保持战略定力,继续发挥优势,牵头组织国际月球科研站大科学工程.     

雷琼新生代火山岩中单斜辉石巨晶的类型及成因

雷州半岛及琼北(简称雷琼)新生代火山岩中广泛发育单斜辉石、石榴子石、橄榄石、长石、刚玉、锆石和钛铁矿等巨晶,经本次研究,单斜辉石巨晶有铝普通辉石、富铝铁-钠次透辉石和镁透辉石3种类型,其中镁透辉石巨晶是首次发现.下面对这些单斜辉石巨晶的产状、成分和成因进行讨论.     

撞击月球

美国东部时间1999年7月31日,“月球勘探者号”(美国)宇宙飞船,在出色地完成了自己的使命之后,撞向了月球南极一个深达4000米的环形山内侧的山壁上,以求证月球上是否真的有水(其实是水冰)存在。月球从产生到现在,经历了无数次的撞击,而这次是第1次为了科学考察的目的,由人类对月球进行的故意撞击。那么,这无数次撞击的过程是什么样子?撞击对月球的“容颜”产生了怎样的影响?如果你感兴趣,就跟随本文去月球领略一番吧。     

中国东部新生代碱性玄武岩橄榄石斑晶中含CH_4熔体包裹体的发现及其地质意义

碱性玄武质岩浆起源于上地幔或者更深处,是了解地幔物质组成的重要窗户.熔体包裹体是主矿物在结晶过程中被捕获的,不易受到后期地质作用的影响,最早结晶的矿物橄榄石所捕获的熔体可以有效地记录原始岩浆的物理化学信息.在此次研究中,利用激光拉曼光谱(LA-Raman)对华北克拉通东部山东杨庄新生代碱性玄武岩橄榄石中,73个熔体包裹体内的气体组分进行了原位分析,并利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)对寄主橄榄石的主微量元素进行了测试.结果显示,熔体包裹体中含有高含量的CH4等烃类,而且含有石墨和碳酸盐等矿物,这为CH4在上地幔高温高压条件下能够稳定存在提供了直接证据,也表明中国东部地幔存在低氧逸度的区域.橄榄石斑晶具有高Ni,高Fe/Mn比值的特点,指示源区可能存在辉石岩组分.结合其他地球化学和地球物理资料,西太平洋板块对中国东部岩石圈地幔的俯冲效应可以很好地解释玄武岩源区存在辉石岩组分和CH4富集特征的现象.CH4是深部碳的重要存在形式之一,太平洋板块俯冲作用可能是中国东部深部碳循环重要的动力学机制.