山东大学博士生以第一作者身份在国际顶刊上发表最新研究成果

近日，山东大学空间科学攀登团队行星科学课题组分析了我国嫦娥六号任务返回的玄武岩样品，在月球背面年轻火山活动和月幔源区特征研究中取得重要进展，研究成果以“Petrogenesis of Chang’e-6 Basalts and Implication for the Young Volcanism on the Lunar Farside”为题发表在国际天文学顶刊The Astrophysical Journal Letters。山东大学博士研究生尹承翔为第一作者，付晓辉教授为该论文的通讯作者，山东大学为第一完成单位。

图1. 嫦娥六号任务月背采样点及玄武岩岩屑

月球存在明显的二分性。月球正面和背面在月壳厚度、玄武岩分布以及Th等放射性生热元素含量等方面存在显著差异。然而，在嫦娥六号任务之前，月球采样任务（包括六次美国阿波罗任务、三次前苏联月球号任务以及我国嫦娥五号任务）均局限在月球正面。嫦娥六号任务实现人类首次月球背面采样，返回了1935.3克月壤样品，为探究月球背面物质组成和地质演化提供了珍贵样品。

团队从嫦娥六号月壤中挑选了两颗玄武岩岩屑，开展了详细的矿物学、岩石学和地球化学分析；通过热力学和微量元素模拟计算，确定了玄武岩的结晶趋势、原始岩浆的化学成分以及其月幔源区特征。研究结果表明，从阿波罗盆地采集的嫦娥六号玄武岩在矿物组成上几乎不含橄榄石（尤其是富镁橄榄石），这表明玄武岩岩浆经历了强烈的结晶分异作用。在化学成分上，其属于低钛玄武岩（TiO2含量约5 wt.%），且亏损KREEP组分（一种富钾、磷和稀土元素等其他不相容元素的月球物质）。

热力学计算进一步支持了嫦娥六号玄武岩的月幔源区可能存在10-20%的晚期岩浆洋堆晶组分（如单斜辉石和钛铁矿）。这种类型源区的部分熔融产生的岩浆可能在浅部岩浆房中经历以橄榄石和单斜辉石为主的分异结晶作用，随后残余岩浆向上迁移形成玄武岩熔岩流。稀土元素计算表明，亏损月幔源区经过3-7%的批次熔融，结合21-59%的分离结晶作用，可以解释嫦娥六号玄武岩的稀土元素特征。

图2. 月球背面火山活动及月幔剖面示意图

团队提出，嫦娥六号玄武岩所代表的月球背面年轻火山活动可能与两个关键因素有关：一是晚期堆晶组分的加入形成了易熔的月幔源区；二是大型撞击事件引发的月壳变形和月幔上涌。该研究为认识月球年轻火山活动的成因提供了新的范例。

这项研究不仅揭示了月球背面玄武岩的成因和月幔源区特征，还为月球背面年轻火山活动的形成提供了重要见解。未来，随着对嫦娥六号样品的进一步分析，科研人员有望更深入地理解月球背面的热演化和地质历史。

近年来，山东大学空间科学攀登团队行星科学课题组围绕深空探测国家战略需求，在月球与行星地质学、陨石学及天体化学、行星遥感与光谱学、行星探测载荷研制等方面取得了一系列研究成果，先后承担了探月四期载荷研制、载人航天重大专项、国家自然科学基金重点、民用航天技术预先研究项目等重大科研项目。今后，团队将聚焦行星表面物质遥感与样品实验联合研究，打通“探测载荷-数据/样品-科学研究”的行星科学与深空探测研究全链条，实现自主原始创新能力的提升，为我国行星科学发展和航天强国建设贡献山大力量。

来源：山东大学