嫦娥五號月球樣品功勞：可建立新的月球年代函數模型

2月15日是中國的傳統節日元宵節，當天中國科學家利用嫦娥五號帶回來的“土特產”，在《自然—天文學》發布了一項月球科學研究的重要成果。他們通過嫦娥五號月球樣品的同位素年齡和著陸區撞擊坑統計結果，在目前常用月球年代函數的基礎上建立了新的更精確的年代函數模型，為月球和行星科學研究提供更精確的“時間標尺”。該研究由中科院空天信息創新研究院遙感科學國家重點實驗室行星遙感團隊聯合中科院地球化學研究所、國家天文臺共同完成。

在月球和行星科學研究中，確定重要地質單元和重大地質事件的年齡至關重要。為了將月球樣品有限的年齡信息應用到月球全球，歐美科學家建立了撞擊坑統計定年方法，包括描述撞擊坑大小-頻率分布規律的產率函數和描述撞擊坑歸一化頻率與絕對年齡關系的年代函數，其中最著名和廣泛應用的是德國柏林自由大學教授格哈特·紐庫姆在1983年建立的產率函數和年代函數。

遺憾的是，“阿波羅(Apollo)”和“月球(Luna)”采集的樣品年齡在約30億年至10億年間有一個很大的空白區間，幾乎占據了月球地質歷史的一半，這也使年代函數的可靠性一直受到質疑。因此，尋找月球表面20億年左右地質單元的樣品對驗證和改進月球年代模型具有重大意義，這也成為嫦娥五號任務的科學目標之一。

2020年12月1日，嫦娥五號在月球正面風暴洋北部呂姆克山、夏普月溪附近安全著陸，所返回樣品的同位素測量結果表明其年齡為20.3億年，與預期吻合，為月球年代函數的改進提供了一顆珍貴的“金釘子”。

研究團隊基于高分辨月球遙感影像的撞擊坑統計分析結果和撞擊坑產率函數，得到嫦娥五號采樣點地質單元的撞擊坑歸一化頻率，與嫦娥五號樣品的年齡構成建立月球年代函數模型一組新的控制數據，通過非線性最小二乘擬合算法，對格哈特·紐庫姆建立的年代函數進行更新，并建立了新的月球年代函數模型。

分析表明，新的年代函數得到的定年結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關鍵數據點，新的月球年代函數模型定年的精度優于經典模型，可用于今后月球地質單元的定年。“未來還可以可根據新的月球年代函數，推演火星、水星等其他地外行星的新年代函數，提高定年精度。”論文通訊作者邸凱昌表示。

該成果得到了審稿人的高度評價。其中一位審稿人表示，“這項原創性工作具有重要意義，我想整個行星科學領域都會對這個結果感興趣”。(作者：高雅麗)