月球巨型陨石坑或藏岩浆海遗迹，阿耳忒弥斯任务将带回样本

IT之家 5 月 6 日消息，据最新研究，月球南极-艾特肯（South Pole-Aitken，简称 SPA）盆地可能蕴藏着月球原始地幔的碎片以及古老岩浆海的遗迹。这一发现为未来的阿耳忒弥斯（Artemis）载人登月任务带来了新的科学目标，宇航员有望带回年轻地幔的样本，从而为月球形成过程的最后阶段提供重要线索。

大约 43 亿年前，一个相对较大的天体撞击月球表面，穿透地壳形成了 SPA 盆地。撞击产生的碎片至今仍散布在月球表面，这些碎片为科学家们提供了一个独特的视角，得以窥探月球地幔在结晶过程中的真实状态。

“我们认为南极-艾特肯盆地的撞击事件挖掘出了一个薄薄的、处于晚期阶段的岩浆海。”亚利桑那大学的行星科学家杰夫・安德鲁斯-汉娜（Jeff Andrews-Hanna）在 3 月的得克萨斯州伍德兰兹年度月球与行星科学会议上表示，“阿耳忒弥斯任务将采集 SPA 的喷出物以及可能的岩浆海物质样本。”

SPA 盆地呈现出轻微的椭圆形状，这表明撞击事件并非正面碰撞，而是斜向撞击。在其北缘，存在一片物质堆积区，这是一片厚地壳，其体积大致与盆地缺失的地壳量相当。如果撞击体是从北向南移动，那么撞击产生的碎片可能会被吹向北方，形成这片堆积区。

然而，安德鲁斯-汉娜及其团队采用了不同的研究方法。他们没有专注于可能的内部物质，而是研究了盆地的形状，并将其与其他月球上的泪滴形陨石坑进行了对比。当一个岩体以一定角度撞击月球表面时，形成的撞击坑会在撞击方向上呈椭圆状延伸。其他类似的椭圆形月球陨石坑通常在其运动方向上逐渐变窄，但 SPA 盆地的变窄方向却在南侧，而非北侧。这使得研究人员得出结论：撞击体是从南向北移动的，而非之前认为的从北向南。

“我们早就拥有了测量盆地形状所需的数据。”安德鲁斯-汉娜说，“只是需要从不同的角度去看待它。”

在太阳系形成初期，一颗火星大小的天体撞击了新生的地球。两个原行星被撞碎后，又逐渐重新组合成两个新的天体 —— 地球和月球，这一过程使两者都短暂地液化。

液态的地幔物质逐渐冷却并开始结晶。一种低密度矿物 —— 斜长石漂浮到表面，形成了月球的地壳，而更密集的物质则沉入内部。安德鲁斯-汉娜将此称为月球形成过程中存在岩浆海的“确凿证据”。

与此同时，一些物质 —— 如钾、稀土元素和磷（统称为 KREEP）—— 未能结晶，而是开始在熔体中富集。

此前的研究已经揭示了在 SPA 盆地底部存在与 KREEP 冲击熔体一致的钍元素，这表明地幔物质可能在撞击过程中穿透了地壳。但在盆地北部并未发现地幔物质的迹象。

当安德鲁斯-汉娜及其团队重新审视月球地图时，他们发现西南方向的喷出物区域含有大量与周围物质相关的钍元素。他们得出结论：在 SPA 撞击之后，缓慢结晶的岩浆海从地壳中渗出。

将 SPA 盆地与月球近侧的另一个区域 —— 风暴洋 KREEP 地区（Procellarum KREEP Terrane，简称 PKT）结合起来研究，可以揭示月球内部的演变过程。此前的研究曾推测，SPA 撞击可能将岩浆海推向了月球的另一侧，形成了 PKT。但新的研究表明，这两个区域是独立形成的，且 SPA 撞击事件发生在 PKT 形成之前。

“SPA 和 PKT 可以共同讲述月球岩浆海晚期演化的完整故事。”安德鲁斯-汉娜说。

据IT之家了解，阿波罗任务期间，人类已经带回了 PKT 地区的样本，而中国的嫦娥五号任务也在 2020 年从该地区带回了额外的月球岩石。2024 年返回地球的嫦娥六号样本中，也包含了来自南极-艾特肯盆地的岩石。

这一发现对计划于 2026 年登陆月球的阿耳忒弥斯载人任务具有重大意义，尽管目前存在一些安全方面的担忧。宇航员将能够采集地幔样本并带回地球。这些样本可以与 PKT 地区的月球岩石进行对比，从而提供月球地幔在两个不同时期的快照，进而帮助科学家确定月球岩浆海的形成时间。

安德鲁斯-汉娜表示，SPA 盆地将为研究岩浆海提供关键线索，而岩浆海与地球的诞生“密不可分”。尽管科学家们对岩浆海结晶所需的时间有一个大致的估计，但确定其确切时间仍是一个挑战。

“我们预计，一旦样本返回，我们将能够确定 SPA 的精确年龄。”安德鲁斯-汉娜说，“这将为我们提供一个关于岩浆海晚期结晶过程的精确时间点。”