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张宗斌,Sept. 21, 2023
我国嫦娥五号于2020年11月24日顺利升空，12月1日登陆月球，登陆点位于风暴洋西北处吕姆克山附近，远离人类以前的采集样品的地区，继20世纪70年代美国阿波罗号和苏联月球号后首次带回月球样品，总共重达1731g。样品种类是暴露于月球表面的年轻的月海玄武岩。新的月壤提供的地球化学信息对于月球演化过程的约束起到重要作用。
月壤主要由岩屑、角砾岩、玻璃物质和胶结物构成。岩屑中玄武岩约占一半，玄武岩碎片镜下呈现出嵌晶结构、斑状结构、等粒结构，由单斜辉石、斜长石、橄榄石和钛铁矿的等矿物组成。相对于阿波罗玄武岩，CE-5玄武岩碎片的单斜辉石含量较低，但斜长石含量较高，且斜长石中含有更重的硅同位素。同时单斜辉石和斜长石矿物边部与核部化学成分不同，反映了在不同阶段的结晶。
迄今为止，研究工作主要集中在CE-5风化层的岩石学、原位矿物化学成分和玄武质碎屑的形成时间等方面。研究一致认为CE-5玄武岩代表了一种高度演化的火山岩，具有低Mg值和高FeO含量（Yi Chen, et al., 2023）。图中可以看到，样品大多集中于原生岩浆约40-70%的分离结晶区间，发生了低程度部分熔融。为了进行系统研究，利用TiO2含量将月海玄武岩分为高钛、低钛和贫钛玄武岩。
CE-5玄武岩的岩石成因对于了解年轻火山活动的来源和性质以及月球的热化学演化至关重要。其成分与阿波罗和月球计划带回的有所不同，亲石元素浓度（例如，Ce-5玄武岩的Ba、Rb、Th、U、Nb、Ta、Zr、Hf和稀土元素）中等偏高，其模式类似高钾KREEP岩。然而CE-5的Eu元素负异常较小，特征不能通过与KREEP的混合来解释。此外，CE-5玄武岩的初始Sr-Nd-Pb同位素组成与富KREEP物质的来源不一致（Keqing Zong et al., 2022）
通过对月壤硅同位素特征的测试和分析，结果显示，月球地幔和BSE相似的，两者都具有比火星、灶神星和球粒陨石明显更重的同位素组成。数据表明钛辉无球粒陨石比球粒陨石的硅同位素更重，且图中可以看到，钛辉无球粒陨石有最重的Si同位素，反映了富钙铝包体富集重硅同位素的特征（Zambardi et al., 2013）。
其中对球粒陨石和无球粒陨石硅同位素的差异的一种解释，是一个行星大小的星体经历了类似于地核形成中硅酸盐和金属相之间平衡过程的假说，使得核部富集轻的硅同位素。但计算表明，在这个过程中需要一个与现实不符的氧化环境，核部的形成也需要一个极端还原的过程。这些结果都表明，在核部形成过程中，Si同位素分馏机制不能解释钛铁无球粒陨石相比球粒陨石富集重Si同位素的现象，因此有学者提出了挥发过程的影响。
太阳星云内元素的不完全或部分凝结，是内太阳系中挥发性元素丰度的一种解释，吸积过程中撞击后造成的挥发损失可能是类地行星和小行星中挥发性元素消耗的原因，同时真空下硅酸盐液体的蒸发实验表明，残余物中有明显的重硅同位素富集。
该文章的研究结果表明，星体最初富含中等挥发性元素，经历了早期吸积过程的撞击事件而消散（Pringle et al., 2014）。这些亏损挥发性的物质可能代表了地球早期的主要组成部分，那么地球可能具有比球粒陨石模型更重的硅同位素特征，这可能会降低地核需要的硅组分，这也许Si 可以揭示由硅同位素和地球物理实验得出的地核中硅组分的差异原因。
最后，总结的到以下三点结论：
1. CE-5月壤与Apollo样品进行比较发现，没有显著的纬度差异影响；
2. 月球在距今20亿年前仍存在大规模火山活动；
3. 挥发促使的同位素分馏和核幔分异作用组合或许可以造成BSE和月球相对于球粒陨石观察到的较重的Si同位素特征，不过仍需进一步讨论。
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