月背演化历史首次揭开｜嫦娥六号月壤最新研究成果发布

月背的地壳组成为何与正面截然不同？太阳系最大的撞击坑——南极-艾特肯盆地（SPA盆地）的形成如何塑造了月球的命运？月球的磁场是何时、以何种方式消失的？月幔深处是否隐藏着未知的秘密？

7月9日，中国科学院召开新闻发布会，发布嫦娥六号月球样品最新研究成果。由中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院国家天文台与南京大学等科研团队主导的四项突破性研究，作为封面文章发表于国际顶级学术期刊《自然》，首次揭示了月背岩浆活动、月球古磁场、月幔水含量及月幔演化特征，为破解月球“二分性”之谜和重塑其演化历史提供了关键证据。

▲ 月球背面影像图（图源：中国的航天）

月球形成于约45亿年前，由一次火星大小的天体撞击原始地球后溅射出的物质凝聚而成。早期炽热的月球经历“岩浆洋”阶段，分异形成月壳、月幔等结构。然而，过去所有的月球采样返回样品均局限于月球正面。

月球的正面和背面差异巨大，正面相对平坦，有广阔的玄武岩平原；背面则高地遍布，月海稀少。科学家提出了很多理论来解释这种“二分性”，比如月球形成早期岩浆洋（LMO）冷却结晶不均匀、月幔内部物质对流不对称，正背面巨型撞击作用的差异等。然而，过去所有的月球采样任务都只在月球正面进行，月球背面样本的缺乏使得背面深部月幔特征一直是未解之谜。

此前，科学界对于月球背面的认识主要基于遥感研究，2024年6月25日，嫦娥六号任务成功实现了人类首次月球背面采样，这些样品采集于月球上最大、最深且最古老的撞击坑——南极-艾特肯盆地，为厘清月球正面和背面物质组成的差异、破解月球“二分性”之谜打开了一扇前所未有的窗口。

在最新的研究中，科研人员通过对样品的高精度同位素定年，首次确定月球背面至少存在约42亿年前和约28亿年前的两期玄武质火山活动，表明月球背面可以维持持久的火山活力。这极大拓展了对于月球背面岩浆活动历史的认识。

中国科学院院士、地质地球所研究员吴福元在报告中介绍，科研人员首次从28亿年前的月背玄武岩样品中成功提取了古磁场强度信息。分析发现，该时期的月球磁场强度与更早期（35亿~40亿年前）阿波罗样品记录的强度基本相当，甚至略有升高。这一发现颠覆了月球磁场随时间单调衰减直至消失的传统观点，首次揭示月球内部发电机（产生磁场的液态金属核运动）在约28亿年前曾出现波动或增强迹象，表明月球内部热演化过程比预想的更复杂、更具活力。

对于月幔水含量及地球化学特征，科研人员首次获得了月球背面月幔的水含量，发现其显著低于正面月幔，指示月球内部水分布也存在二分性；发现了月球背面玄武岩来自极其亏损的源区，它可能指示了原始月幔的极度亏损，或源于大型撞击事件导致的熔体抽取，揭示大型撞击事件可能对月球深部圈层演化产生巨大影响。

吴福元表示，南极-艾特肯盆地是月球三大构造单元之一，直径约2500千米，该撞击坑形成的能量大约相当于原子弹爆炸的万亿倍，但这种大型撞击到底对月球演化造成怎样的影响，一直是未解之谜。此次在《自然》杂志发表的四篇文章，首次系统揭示了南极-艾特肯大型撞击的效应，这是成果的核心亮点。

除了此次四项科学进展，一年来，科学家们利用嫦娥六号样品还取得了其他许多科学突破。例如，国家天文台与合作者发表嫦娥六号返回样品的首篇研究论文，揭秘了样品的物理、矿物和月幔演化特征；广州地球化学研究所与合作者也发现月球背面存在28亿年前火山活动，并发现其月幔源区极度亏损，由此提出月球岩浆活动分布是月壳厚度以及源区物质组成共同作用的结果，为月海玄武岩分布的二分性提供了全新认识；地质地球所与合作者首次精确测定南极-艾特肯盆地形成于42.5亿年前，让人类在了解太阳系早期大型撞击历史方面有了更精确的“宇宙时钟”标尺。

中国科学院院士、中国探月工程首任首席科学家欧阳自远总结中国探月工程的里程碑意义时表示，嫦娥五号和嫦娥六号的关键成就，在于它们为解决月球演化历史中“一老一新”这两个最根本的科学问题提供了全新的信息和认识。嫦娥五号任务确认了月球最年轻的岩浆活动在约20亿年前，将月球的“地质寿命”延长了约10亿年。嫦娥六号任务则揭示了月球最古老的撞击记录和持续至28亿年前的岩浆活动，丰富了月球从诞生（老）、成长到衰亡（新）的历史画卷。

文/记者 邓雨楠

编辑/刘喆

审核/李淑姮

监制/索阿娣

本文转载自公众微信号：中国航天报

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