日前，由北京市委宣傳部、北京市科協等部門組織遴選的2022年北京“最美科技工作者”名單揭曉，中國科學院院士、中科院地質與地球物理研究所研究員李獻華入選。近日，李獻華在採訪中分享了月壤樣品的研究、發現及未來研究方向。
2021年7月12日，嫦娥五號任務第一批月球科研樣品正式發放。李獻華介紹，其研究團隊於接收嫦娥五號月壤樣品7日內完成分析測試，並於當年10月19日對外發布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果。該系列研究由中科院地質與地球物理研究所和國家天文&主導，聯合多家研究機構共同開展，經過分析證實嫦娥五號月球樣品為一類新的月海玄武岩，揭示了月球最年輕的岩漿活動為20億年，將科學界此前認知的月球岩漿活動結束時間延長了約8億年，相關成果形成4篇論文，在《國家科學評論》發表1篇，在國際學術期刊《自然》發表3篇。
中國科學院院士、中科院地質與地球物理研究所研究員李獻華（圖片來源：中科院地質與地球物理研究所）
精準定年——刷新月球生命活動認知
從地質學上講，岩漿活動是一個星球具有生命力和內動力的表現。此前的月球樣本和地球上月球隕石研究已證實，月球上岩漿活動至少持續到28億至30億年前。
李獻華介紹，科學家曾以一種統計區域撞擊坑的大小和數量的方法，推斷嫦娥五號着陸區是月球最年輕玄武岩單元之一，這一區域的年齡為10億至30億年，然而這種定年方法存在着誤差與極大不確定性。
在本次月壤樣品研究過程中，李獻華及其團隊利用超高空間分辨率鈾-鉛（U-Pb）定年技術，對嫦娥五號月球樣品玄武岩岩屑中50余顆富鈾礦物（斜鋯石、鈣鈦鋯石、靜海石）進行分析，確定玄武岩形成年齡為20.30±0.04億年，表明月球直到20億年前仍存在岩漿活動，比以往月球樣品限定的岩漿活動延長了約8億年。
月壤顆粒表面形貌（圖片來源：中科院地質與地球物理研究所）
李獻華&&，月球岩漿活動需要月幔岩石熔化才能形成岩漿噴出，升溫、加水、降壓是岩石熔融的基本條件。研究團隊據此展開研究，通過同位素示蹤發現月幔源區放射性生熱元素含量不高，顛覆了過去認為維持月球年輕火山活動來自克裏普岩提供熱源的主流觀點。同時，研究團隊發現月幔源區的水含量僅為1—5ppm，表明月幔很“幹”，這一發現也排除了該區域月幔因水含量高而具有低熔點，從而導致岩石熔化的猜想。
目前，針對壓力引與岩石熔融關係及的研究還在繼續，對月球晚期岩漿活動成因的探索改變了關於月球熱歷史和岩漿歷史的認識，為了解月球起源演化提供進一步參考。
十年磨劍——攻關離子探針微區分析技術
圖為嫦娥五號月壤樣品（圖片來源：中國科學院科學傳播局科技攝影聯盟）
採樣帶回的月壤樣品粒度十分細小，為保障分析精度，中科院地質與地球物理研究所創新性研發出多項原位微區定年分析技術，為月球樣品研究提供關鍵技術保障。
李獻華介紹，嫦娥五號月壤樣品中可以定年的礦物一般只有3-5微米，而研究儀器一般情況下最小只能測到10微米。目標靶非常微小，必須將束斑準確打到樣品上才能保證探測準確性。雖然差距僅有幾微米，實際上在技術攻關層面實現這一分析卻難度巨大。
中科院地質與地球物理研究所團隊耗時3年，將高精度U-Pb同位素體系定年的空間分辨率從傳統的10微米提高到5微米；又用了10年時間，將離子空間分辨率進一步提高到<3微米的國際領先水平，為嫦娥五號樣品快速測年提供了關鍵技術支持。此外，研究中採用的超高空間分辨率的定年和同位素分析技術也處於國際領先水平，為珍貴地外樣品年代學等研究提供了新的技術方法。
李獻華&&，研究月壤樣品還可以進一步了解太陽輻射對月球影響，太空風化作用機制，月球磁場活動以及月壤中氦-3含量等，對進一步了解月球演化和探索未來能源利用影響深遠，相關研究已由不同研究機構團隊相繼開展，相信很快會有新的成果陸續發布。
李獻華説，“月球作為一個體積較小星球，冷卻速度理論上應較快，然而通過本次研究表明，它比我們過去想象的要慢很多，所以我們需要重新來理解一個體積較小的星球的熱演化規律，這是對未來月球探測研究的一個新方向。”
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