嫦娥五号样品再创佳绩 月球有了更精确的时间尺度

2月15日，元宵节之际，《自然天文学》在网上发表了一项月球科学研究的重要成果。基于嫦娥五号月球“土特产”的同位素年龄和着陆区撞击坑的统计结果，中国科学院航天信息创新研究所等单位的研究人员在目前常用的月球年龄函数基础上，建立了新的更精确的月球年龄函数模型。

"新的年龄函数模型为月球和行星科学研究提供了更精确的时间尺度."论文第一作者、中科院空间与空间研究所研究员岳强调。

在月球和行星的科学研究中，确定重要地质单元和重大地质事件的年代是非常重要的。早期的阿波罗和月神任务在月球表面采集样本，这些样本的精确年龄是通过同位素测年得到的，同位素测年代表了样本所在地质单元的年龄。

为了将这些有限的年龄信息应用于整个月球，欧美科学家建立了撞击坑的统计测年方法，包括描述撞击坑大小-频率分布规律的生产力函数和描述撞击坑归一化频率与绝对年龄关系的年龄函数。前者通过对遥感图像中的撞击坑进行统计分析获得，后者通过样本年龄和撞击坑在其地质单元中的归一化频率获得。其中最著名和应用最广泛的是1983年柏林自由大学Gerhard Neukum教授建立的屈服函数和年龄函数。

然而，“遗憾的是，阿波罗和月神采集的样本年龄有很大的差距，大约在30亿年到10亿年之间，几乎占了月球地质历史的一半，这也使得年龄函数的可靠性一直受到质疑。”于越坦率地说。

因此，在月球表面寻找约20亿年的地质单元样本，对验证和完善月球年龄模型具有重要意义，这也成为嫦娥五号任务的科学目标之一。

2020年12月1日，嫦娥五号在月球锋面风暴洋北部的鲁克山和夏普岳西附近安全着陆。带回的样品同位素测量结果显示其年龄为20.3亿年，与预期相符。

“嫦娥五号样品的年龄为月球年龄功能的完善提供了宝贵的‘金钉子’，是嫦娥五号样品对月球科学研究的独特贡献。”论文作者、中国科学院航空航天研究所研究员迪常凯说。

基于高分辨率月球遥感影像中撞击坑的统计分析结果和撞击坑屈服函数，研究团队得到了嫦娥五号采样点地质单元中撞击坑的归一化频率，并以嫦娥五号样本的年龄构成建立了一套新的月球年代函数模型控制数据。通过非线性最小二乘拟合算法，对gerhardt Newcomb建立的时序函数进行了更新，建立了新的月球时序函数模型。

分析表明，新的测年函数得到的测年结果在大多数情况下更古老，最大的差异在2亿年左右。

“随着嫦娥五号关键数据点的加入，新的月球测年函数模型的精度优于经典的gerhardt Newcomb测年函数模型，未来可用于月球地质单元的测年。进一步，根据新的月球年龄函数，可以推导出火星、水星等其他地外行星的新年龄函数，提高测年精度。“迪常凯说，新的月球年龄函数是一个更精确的时间尺度，将在月球和行星科学研究中发挥重要作用。

更重要的是，这一成果也得到了审稿人的高度评价。其中一位评审员说：“这项原创工作意义重大，我认为整个行星科学领域都会对这一结果感兴趣。”