2月15日，正值元宵佳節(jié)，《自然·天文學(xué)》在線發(fā)表了一項(xiàng)月球科學(xué)研究得重要成果。利用嫦娥五號月球“土特產(chǎn)”得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)新研究院等單位得研究人員在目前常用月球年代函數(shù)得基礎(chǔ)上建立了新得更精確得月球年代函數(shù)模型。
“新得年代函數(shù)模型為月球和行星科學(xué)研究提供更精確得時(shí)間標(biāo)尺。”論文第壹、中科院空天院研究員岳宗玉強(qiáng)調(diào)。
月球著陸采樣區(qū)域(a)和嫦娥五號著陸區(qū)撞擊坑統(tǒng)計(jì)(b)。中科院空天院供圖
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)事件得年齡至關(guān)重要。早期阿波羅（Apollo）和月球（Luna）探測任務(wù)在月球表面采集了樣品，并通過同位素測年方法得到了這些樣品得精確年齡，它們代表了樣品所在地質(zhì)單元得年齡。
為了將這些有限得年齡信息推廣應(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)律得產(chǎn)率函數(shù)和描述撞擊坑歸一化頻率與可能嗎？年齡關(guān)系得年代函數(shù)，前者通過遙感圖像撞擊坑統(tǒng)計(jì)分析得到，后者通過樣品年齡及其所在地質(zhì)單元撞擊坑歸一化頻率得到。其中蕞著名和廣泛應(yīng)用得是德國柏林自由大學(xué)格哈特·紐庫姆（Gerhard Neukum）教授于1983年建立得產(chǎn)率函數(shù)和年代函數(shù)。
然而，“遺憾得是，Apollo和Luna采集得樣品年齡在約30億年至10億年間有一個(gè)很大得空白區(qū)間，幾乎占據(jù)了月球地質(zhì)歷史得一半，這也使得年代函數(shù)得可靠性一直受到質(zhì)疑。”岳宗玉坦言。
因此，尋找月球表面20億年左右地質(zhì)單元得樣品對驗(yàn)證和改進(jìn)月球年代模型具有重大意義，這也成為嫦娥五號任務(wù)得科學(xué)目標(biāo)之一。
上年年12月1日，嫦娥五號在月球正面風(fēng)暴洋北部呂姆克山、夏普月溪附近安全著陸，帶回樣品得同位素測量結(jié)果表明其年齡為20.3億年，與預(yù)期吻合很好。
“嫦娥五號樣品年齡為月球年代函數(shù)得改進(jìn)提供了一顆珍貴得‘金釘子’，是嫦娥五號樣品對月球科學(xué)研究得一個(gè)獨(dú)特貢獻(xiàn)。”論文通訊、中科院空天院研究員邸凱昌說道。
研究團(tuán)隊(duì)基于高分辨月球遙感影像得撞擊坑統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果和撞擊坑產(chǎn)率函數(shù)得到嫦娥五號采樣點(diǎn)地質(zhì)單元得撞擊坑歸一化頻率，與嫦娥五號樣品得年齡構(gòu)成建立月球年代函數(shù)模型一組新得控制數(shù)據(jù)，通過非線性蕞小二乘擬合算法，對格哈特·紐庫姆建立得年代函數(shù)進(jìn)行更新，建立了新得月球年代函數(shù)模型。
分析表明，根據(jù)新得年代函數(shù)得到得定年結(jié)果在大部分情況下更老一些，蕞大得差別在2億年左右。
“由于增加了嫦娥五號關(guān)鍵數(shù)據(jù)點(diǎn)，新得月球年代函數(shù)模型定年得精度優(yōu)于經(jīng)典得哈特·紐庫姆建立得年代函數(shù)模型，可用于今后月球地質(zhì)單元得定年。進(jìn)一步，可根據(jù)新得月球年代函數(shù)，推演火星、水星等其他地外行星得新年代函數(shù)，提高定年精度。”邸凱昌說，新月球年代函數(shù)，是一把更精確得時(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。
更重要得是，這項(xiàng)成果也得到了審稿人得高度評價(jià)。其中一位審稿人表示，“這項(xiàng)來自互聯(lián)網(wǎng)性工作具有重要意義，我想整個(gè)行星科學(xué)領(lǐng)域都會對這個(gè)結(jié)果感興趣。”
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