2025年10月6日,国家航天局与国家原子能机构联合发布了一项重大科研成果——中国科学家通过对嫦娥六号带回的月球背面样品进行系统研究,首次发现月球背面月幔温度显著低于正面。这一突破性发现不仅为解释月球"二分性"现象提供了直接证据,更刷新了人类对月球内部热演化的认知。
研究团队选取嫦娥六号月壤中的玄武岩样品作为关键研究对象,这些形成于古老火山活动的岩石如同天然的温度记录仪。科学家采用高精度电子探针和激光剥蚀等离子体质谱技术,对样品中的单斜辉石、斜长石等矿物进行微区成分分析。通过Ca-in-olivine温度计、两辉石温度计和斜长石-熔体平衡温度计三种独立方法交叉验证,测得玄武岩结晶温度稳定在1100℃左右,较嫦娥五号带回的正面样品低约100℃。
为确保数据可靠性,科研人员构建了精细的岩石学模型,模拟玄武岩从岩浆房结晶至喷发的全过程。模拟结果显示,月球背面原始岩浆的液相线温度比正面样本低80-120℃,这与实际测量数据高度吻合。更令人振奋的是,通过全岩成分重建技术反推月幔潜能温度,发现背面月幔温度(约1400℃)比正面(1500℃)低整整100℃,这一温差相当于地球大洋中脊与大陆岩石圈的温差水平。
为排除局部样本的偶然性,中国科学院行星科学团队创新性地将样品分析与遥感探测相结合。利用"嫦娥七号"多波段红外光谱仪获取的全月面热流数据,科研人员建立了新的热物理模型。经计算,月球背面风暴洋-艾特肯盆地区域的月幔热流值仅为正面的85%,对应月幔温度差约70℃,与实验室分析结果形成完美互证。这种"微观分析+宏观验证"的研究范式,为行星地质学研究树立了新标杆。
这项研究为解释月球"二分性"提供了关键线索。论文通讯作者、中科院地质地球所李春来研究员指出:"温度差异可能源于月球早期形成时的撞击分异。45亿年前忒伊亚天体撞击地球形成月球时,正面承受更多撞击能量导致长期热异常。"数据表明,正面月壳平均厚度仅50公里,而背面达70公里,这种结构差异使得正面更容易释放内部热量。
美国行星科学研究所詹姆斯·威尔逊教授评论称:"中国团队的温度测量精度达到±15℃,这为验证月球岩浆洋理论提供了决定性证据。"值得注意的是,研究还发现背面月壤中富含更多耐高温矿物如镁橄榄石,这暗示背面月幔部分熔融程度较低,与温度测量结果相互支撑。
该成果的应用前景远超预期。在深空探测领域,月幔温度差异直接影响未来月球基地选址——背面更稳定的热环境适合建设永久性科研站。在资源开发方面,低温月幔可能导致背面稀有金属元素富集模式与正面不同,为"氦-3"等战略资源勘探提供新思路。更深远的是,这项研究为理解类地行星的热演化机制开辟了新途径,火星、水星等天体的壳幔差异现象或可参照此模型重新审视。
国际学术期刊《自然·天文学》已将该项研究列为2025年度十大行星科学突破候选。随着后续嫦娥七号、八号任务的推进,中国科学家有望揭示更多月球不对称演化的深层机制,为人类认识地月系统演化书写新篇章。正如项目首席科学家所言:"这不仅是温度数字的差异,更是打开月球形成史的一把钥匙。"
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