巨型撞击造成月背深部物质丢失

科技日报北京1月13日电 （记者陆成宽）大型撞击事件会对月球造成什么影响？通过分析嫦娥六号在月球背面南极-艾特肯盆地采集的玄武岩样品，来自中国科学院地质与地球物理研究所等单位的科研人员首次揭示，约42.5亿年前，南极-艾特肯盆地撞击事件不仅砸出了月球上最大的坑，还“烤焦”了月球背面的深层物质，导致某些易挥发元素丢失。相关研究成果13日发表于《美国国家科学院院刊》。

自月球诞生以来，小行星撞击一直是塑造其表面月貌最主要的外部力量。这些撞击形成了月球上遍布的撞击坑和盆地，显著改变了月球的地形与化学构成。然而，月球早期遭遇的大型撞击是否影响以及如何影响月球深部，仍然是一个未解之谜。

嫦娥六号任务成功采集了月球最大撞击盆地——南极-艾特肯盆地的样品，为研究南极-艾特肯大型撞击事件及其影响提供了关键样本。“通过高精度同位素分析，科研人员能够检测到同位素比值的微小变化，从而精确捕捉撞击事件留下的痕迹。”论文通讯作者、中国科学院地质与地球物理研究所研究员田恒次说。

其中，钾、锌、镓等中等挥发性元素的同位素体系具有独特的研究价值。在撞击产生的高温环境下，这些元素容易挥发并发生同位素分馏，其同位素组成能够灵敏地反映撞击时的温度、压力以及物质来源。因此，它们就像独特的“同位素指纹”，能够为研究撞击如何改造月壳和月幔物质提供关键线索。

在这项研究中，研究团队对嫦娥六号带回的玄武岩样品进行了高精度钾同位素分析。结果显示，与来自月球正面的阿波罗样品相比，嫦娥六号玄武岩中，较重的钾同位素（钾-41）比例显著偏高。

为了找出这一差异的原因，研究人员系统排查了宇宙射线照射、岩浆活动、撞击体等多种可能因素，最终确认，是早期大型撞击事件改变了月球深部月幔的钾同位素组成。撞击瞬间的高温高压环境导致较轻的钾-39同位素更多地挥发逃逸，从而使残留物质中较重的钾-41相对富集。

“这种挥发性元素的丢失，很可能进一步抑制了月球背面后期的火山喷发活动。这一发现为理解大型撞击对月球演化的影响，解释月球正面与背面地质演化为何如此不同，提供了关键的科学线索。”田恒次说。