月球的起源與早期演化一直是行星科學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注的重要課題。學(xué)界主流觀點(diǎn)認(rèn)為，月球誕生于太陽系早期的一次劇烈撞擊事件，然而，其確切的形成時(shí)間卻始終存在爭議，這一謎題長期困擾著科研人員。

為解開這一謎團(tuán)，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的科研團(tuán)隊(duì)將研究目光聚焦于月海玄武巖。他們結(jié)合U - Pb同位素體系以及月球巖漿洋演化模型展開深入研究。科研人員指出，在月球早期，巖漿洋處于高溫狀態(tài)，物質(zhì)充分熔融且混合均勻，可看作是同位素達(dá)到平衡的“儲庫”。若月幔源區(qū)結(jié)晶速度較快，對于長半衰期體系而言，其同位素體系可視為達(dá)到平衡，這一觀點(diǎn)在Sm - Nd體系研究中已得到證實(shí)。

基于上述認(rèn)知，研究團(tuán)隊(duì)提出假設(shè)：不同月海玄武巖源區(qū)均由巖漿洋階段演化而來，且具有相同的初始Pb同位素組成。這種初始Pb同位素組成意義重大，它不僅記錄了從月球形成到月海玄武巖源區(qū)形成階段放射成因Pb的累積信息，還是后續(xù)玄武巖源區(qū)繼續(xù)演化的起始點(diǎn)。通過計(jì)算玄武巖源區(qū)形成時(shí)的Pb比值，科研人員成功建立起月海玄武巖樣品與月球早期演化之間的聯(lián)系，進(jìn)而利用玄武巖樣品的Pb同位素?cái)?shù)據(jù)反推月球的形成時(shí)間。

在研究過程中，科研人員對已報(bào)道的約40個(gè)月球玄武巖樣品進(jìn)行嚴(yán)格篩選，最終選定4個(gè)符合條件的樣品。隨后，他們結(jié)合蒙特卡洛模擬開展誤差傳遞分析。分析結(jié)果顯示，月球最有可能形成于4516+21/-18Ma；月海玄武巖源區(qū)達(dá)到鉛同位素均一化的時(shí)間為4377+57/-27Ma，巖漿洋μ1為405+59/-66。從這些數(shù)據(jù)可以看出，月球形成與月幔源區(qū)重新達(dá)到鉛同位素均一化之間相隔約1.4億年，這暗示著月球早期內(nèi)部可能經(jīng)歷了復(fù)雜的熱演化過程。

值得一提的是，這項(xiàng)研究不僅對月球形成時(shí)間進(jìn)行了約束，還提出了新的研究方法。對于那些缺少傳統(tǒng)定年礦物的月海玄武巖碎屑，科研人員可以利用其初始鉛同位素組成來計(jì)算年齡，這一方法拓展了月球樣品年代學(xué)的研究手段。