走近前沿科技：中国科学家揭示月球“两副面孔”成因

【环球时报报道 记者 李迅典】人类熟悉的月球正面，有着大片暗色的“月海”，而背面却亮色高地遍布，月海稀少。月球为何会有“两副面孔”？近日，中国地质科学院地质研究所龙涛研究员等专家联合国际团队，基于嫦娥六号月壤样品的最新研究成果，为破解这一谜题提供了关键证据。该成果在线发表于国际学术期刊《Communications Earth & Environment》。日前，《环球时报》记者专访了中国地质科学院地质研究所的专家，听他们讲述如何从毫米级的月壤颗粒中，读出数十亿年前的撞击往事。

十粒岩屑封存四十亿年的撞击年轮

嫦娥六号探测器着陆于月球背面南极-艾特肯盆地内部，这是太阳系已知规模最大、形成最古老的撞击盆地之一，直径超过2500公里，如同一块被砸穿的“伤疤”，也是人类窥探月球深部壳幔结构的天然窗口。此次研究的核心材料，是从编号CE6C0010的月壤样品中筛选出的10粒长石质撞击熔岩岩屑，直径仅约0.5毫米，比一粒小米还要细碎。

中国地质科学院地质研究所车晓超副研究员对《环球时报》记者说，天体撞击释放的巨大能量会瞬间让靶区岩石熔融，冷却凝结后的岩屑就像一枚枚时间胶囊，完整封存了撞击发生时的物质成分与年代信息。而嫦娥六号采集的样品来自南极-艾特肯盆地区域，这些撞击熔岩天然携带了盆地形成与演化的深层烙印。

依托高精度的离子探针测试手段，研究团队对岩屑中的锆石、磷酸盐等副矿物开展了U-Pb与Pb-Pb定年分析，最终识别出两组清晰的年龄信号：一组形成于42.45亿年前后，误差400万年；另一组形成于38.76亿年前后，精度同样达到百万年级。两组年龄相差近4亿年，清晰记录下南极-艾特肯区域月壳至少经历过两期大规模撞击再熔融事件。

中国地质科学院地质研究所龙涛研究员补充道，月壤的形成过程伴随着长期的撞击溅射、搬运与混合，很多岩屑并非原地生成，而是从远处被抛射而来，因此不能贸然将两个年龄直接对应到某一次具体的撞击事件。“我们更倾向于将这两组数据看作该区域不同阶段撞击活动的时间印记。”

提供月球演化历史的新线索

除了年代信息，更让研究团队关注的是岩屑的Pb同位素组成特征。测试结果显示，两组撞击熔融岩屑均具备较高的放射性成因初始Pb同位素组成，结合同位素年龄与蒙特卡洛方法拟合的演化曲线，团队估算出南极-艾特肯区域月壳的μ值（238U/204Pb比值）约为683±140，这一数值高于传统月球岩浆洋模型预测的原始铁质斜长岩月壳水平。

“月球早期的岩浆洋结晶分异过程，形成的原始月壳应具有较低μ值。”龙涛称，“但我们测出的样品放射性成因铅的富集程度高于预期。这直接说明，这些撞击熔岩的物质来源，不可能是单纯的原始月壳。”

作为解释月球早期分异、月壳形成与月幔储库演化的经典框架，月球岩浆洋模型认为，月球形成初期经历过全球性熔融，岩浆冷却过程中发生结晶分异：密度较大的橄榄石、辉石下沉形成月幔，较轻的斜长石上浮形成原始月壳，最后残余的熔体富集钾、稀土元素与磷，形成夹在壳幔之间的原始克里普层。

但在车晓超看来，这一模型描述的是全球性、均一化的演化过程，而嫦娥六号带回的月背样品，偏离了这个均一的框架。车晓超表示，仅靠岩浆洋的正常结晶分异，月壳都很难产出如此高的μ值。这意味着在岩浆洋完全固结之后，一定还有额外的地质过程，对南极-艾特肯区域的壳幔物质进行了二次改造。

超级撞击，重塑月背的远古力量

基于年代学与同位素的双重证据，研究团队提出了“大型撞击驱动壳幔再熔融与次生储库形成”的全新演化模式，为月球正反差异的成因提供了全新的解释路径。

“形成南极-艾特肯盆地的那次撞击，能量规模远超我们的日常认知。”龙涛称，撞击体不仅击穿了当地的原始斜长岩月壳，还搅动了下伏的上月幔物质，使壳幔物质发生大规模的熔融、翻搅与充分混合。

车晓超认为，这一模式最核心的价值，是证明了月球的壳幔演化不是一锤定音的。岩浆洋固结只是它演化的起点，后续发生的大型撞击事件，完全有能力深度改造局部区域的壳幔结构，甚至再造出能够长期稳定保存的次生储库。

“传统岩浆洋模型讲的是月球共同的‘童年经历’，而我们的研究补充了它后续的‘区域分化故事’。”龙涛表示，不能用单一、均一的原始岩浆洋分异模型概括整个月球的壳幔演化，不同区域有各自独特的演化轨迹，这正是嫦娥六号月背样品带来的最重要的启示。