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月球起源與早期演化是行星科學研究的重要問題。學界普遍認為，月球形成于太陽系早期的一次巨型撞擊事件，但其具體形成時間一直存在爭議。針對這一問題，中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所科研團隊以月海玄武巖為研究對象，結合U-Pb同位素體系和月球巖漿洋演化模型開展研究。由于月球早期巖漿洋處于高溫、充分熔融且混合均勻的狀態(tài)，可視為同位素達到平衡的儲庫。如果月幔源區(qū)較快結晶，則對于長半衰期體系而言，其同位素體系可以視為達到了平衡，這在Sm-Nd體系的研究中得到了印證。基于這一認識，研究團隊提出，不同月海玄武巖源區(qū)均由巖漿洋階段演化而來，并具有相同的初始Pb同位素組成。這一初始Pb同位素組成既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，也是后續(xù)玄武巖源區(qū)繼續(xù)演化的起點，通過對玄武巖源區(qū)形成時Pb比值的計算，可以建立月海玄武巖樣品與月球早期演化之間的聯(lián)系，進而利用玄武巖樣品的Pb同位素數(shù)據(jù)反演月球的形成時間。研究人員對已報道的約40個月球玄武巖樣品進行了篩選，最終選取4個滿足條件的樣品，結合蒙特卡洛模擬開展誤差傳遞分析。結果表明，月球形成時間最可能為4516+21/-18Ma；月海玄武巖源區(qū)達到鉛同位素均一化的時間為4377+57/-27Ma，巖漿洋μ1為405+59/-66。月球形成與月幔源區(qū)重新達到鉛同位素均一化之間相隔約1.4億年，暗示月球早期內(nèi)部可能經(jīng)歷了復雜熱演化過程。除約束月球形成時間外，該研究提出對于缺少傳統(tǒng)定年礦物的月海玄武巖碎屑可以利用其初始鉛同位素組成計算年齡，拓展了月球樣品年代學研究方法。相關研究成果發(fā)表在Icarus上。研究工作得到國家自然科學基金等的支持。論文鏈接月海玄武巖初始Pb同位素兩階段演化模型示意圖