中新網(wǎng)北京4月9日電 (記者 孫自法)地球上與生命起源密切相關(guān)的有機質(zhì)，是否存在來自早期太陽系外源輸送的重要貢獻？在這一過程中，被稱為有機質(zhì)“快遞員”的小行星和彗星發(fā)揮了怎樣的作用？中國科學(xué)家基于嫦娥五號、嫦娥六號采回月壤的最新研究，為這些備受關(guān)注的科學(xué)問題提供了新的證據(jù)。

　　月球如同一枚“時間膠囊”

　　記者從中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所(地質(zhì)地球所)獲悉，該所納米離子探針實驗室郝佳龍正高級工程師聯(lián)合美國新墨西哥大學(xué)、長沙理工大學(xué)等中外機構(gòu)合作者，首次在嫦娥五號和嫦娥六號采回月壤顆粒表面系統(tǒng)識別出多種含氮有機質(zhì)，并揭示其經(jīng)歷了“外源遞送—撞擊改造—太陽風(fēng)持續(xù)加工”的演化過程。

　　這項研究表明，月球不僅記錄了小行星和彗星向內(nèi)太陽系輸送有機質(zhì)的歷史，也保存了這些有機質(zhì)在無大氣天體表面進一步被撞擊和輻照改造的證據(jù)。相關(guān)成果論文北京時間4月9日在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表。

　　郝佳龍介紹說，在早期太陽系，小行星和彗星持續(xù)向類地行星輸送有機質(zhì)，以及碳、氮、氧、磷、硫等與生命化學(xué)密切相關(guān)的元素。這些外源物質(zhì)可能為早期地球提供了部分可供生命起源和演化利用的化學(xué)原料。

　　然而，地球長期經(jīng)歷活躍的地質(zhì)演化和生命活動，相關(guān)早期記錄已難以保存。相比之下，地質(zhì)活動相對較弱的月球如同一枚“時間膠囊”，更可能保存地外有機質(zhì)的輸入及其后續(xù)演化信息。過去，學(xué)界雖已在阿波羅月壤中發(fā)現(xiàn)碳和氮，但對月壤中是否存在含氮有機質(zhì)，以及它們的具體形態(tài)、成因和保存機制，仍缺乏系統(tǒng)認識。

　　本項研究中，研究團隊選取嫦娥五號和嫦娥六號月壤顆粒，利用多種顯微和譜學(xué)技術(shù)開展關(guān)聯(lián)分析，系統(tǒng)追蹤有機質(zhì)的形態(tài)、化學(xué)鍵與官能團特征以及穩(wěn)定同位素組成。

　　助力后續(xù)深空采樣返回任務(wù)

　　論文第一作者、中國科學(xué)院地質(zhì)地球所博士研究生董明潭表示，研究結(jié)果顯示，月壤表面有機質(zhì)主要以亞微米至微米尺度的顆粒狀、附著狀和包裹體狀三類形態(tài)出現(xiàn)，內(nèi)部往往含有月壤常見無機礦物顆粒；其化學(xué)組成以碳、氮、氧為主，整體呈無定形結(jié)構(gòu)特征，部分樣品中還識別出酰胺官能團特征。這說明，這些有機質(zhì)并非簡單的石墨化碳，而是經(jīng)歷了更復(fù)雜的化學(xué)重組過程。

　　進一步研究發(fā)現(xiàn)，這些月球有機質(zhì)的氫、碳、氮同位素整體上比碳質(zhì)球粒隕石和小行星樣品中已報道的有機質(zhì)更“輕”，與撞擊誘發(fā)的蒸發(fā)—冷凝和再沉積過程相符。這表明，小行星、彗星等外源天體撞擊月球時，不僅將外源有機物輸送到月球表面，還可能促使其分解、揮發(fā)、遷移，并在礦物表面冷凝形成新的含氮、含氧結(jié)構(gòu)。

　　研究團隊還首次在月球有機質(zhì)中識別出太陽風(fēng)注入信號。納米二次離子探針深度剖面顯示，部分附著狀有機質(zhì)在靠近表面的區(qū)域具有明顯的氫同位素和氫碳比變化特征，說明其在形成或沉積后曾長期暴露于月表，持續(xù)接受太陽風(fēng)輻照。

　　郝佳龍指出，太陽風(fēng)注入特征是太陽風(fēng)粒子注入并改造月表物質(zhì)后留下的特殊信號，像“指紋”一樣，進一步支持這些有機質(zhì)并非來自地球污染。

　　研究團隊認為，這項月壤研究成果，還為中國后續(xù)深空采樣返回任務(wù)提供了重要的技術(shù)支撐和科學(xué)錨點。

　　在技術(shù)層面，研究建立的面向微區(qū)有機質(zhì)識別與演化解析的技術(shù)路線，有望服務(wù)于天問二號小行星采樣返回樣品中有機質(zhì)和揮發(fā)分的識別與解譯。

　　在科學(xué)層面，研究揭示出月壤有機質(zhì)從外源輸入、撞擊改造到空間風(fēng)化的連續(xù)演化過程，為理解小天體物質(zhì)演化及太陽系早期有機質(zhì)輸送歷史提供了新的研究基礎(chǔ)。(完)