嫦娥六号月壤样本首批研究成果同时登上《自然》《科学》

 

昨天傍晚，中国科学家利用嫦娥六号采回的月球背面样品做出的首批两项独立研究成果同时登上国际权威学术期刊《自然》和《科学》。这两项研究首次揭示，大约28亿年前，月球背面仍存在年轻的岩浆活动——这填补了月球玄武岩样品在该时期的记录空白。其中一项研究表明，月背岩浆活动早在42亿年前就存在，而且至少持续了14亿年。这为了解月球演化提供了关键科学证据。

国际科学界通过以往探月任务已认识到，月球正面最古老的月海火山活动可追溯至40亿年前。2021年以来，中国科学家通过嫦娥五号返回的月壤样本，证明月球正面在20亿年前仍存在较大规模的岩浆活动，甚至在1.2亿年前还存在小规模的火山活动。

月球背面的火山活动历史会与正面一样吗？由于月球具有“二分性”，月球的正面与背面在形貌、成分、月壳厚度、岩浆活动等方面均存在显著差异，但其形成机制仍然是个未解之谜。过去，科学家一般只能通过遥感手段对月球背面进行研究。今年6月25日，我国嫦娥六号月球探测器在人类历史上首次携带1935.3克月球背面样品返回地球，为人类认识月背带来了难得的新机遇。这些样品采集于月球背面的南极-艾特肯盆地，该盆地是月球上最大、最深且最古老的盆地。

月海玄武岩由月幔发生部分熔融产生的岩浆上升喷发至月表形成，是探索月球内部物质组成和热演化的重要窗口。嫦娥六号返回样品研究的首要任务就是确定玄武岩岩屑的年龄和岩浆源区性质。

在此次发表于《自然》的研究中，中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员李献华和该所研究员李秋立，与来自中国科学院国家天文台的研究团队，从5克月壤中分选出大于300微米的108颗玄武岩岩屑进行定年研究。结果发现，嫦娥六号着陆点在约28亿年前存在火山活动，且岩浆来自亏损克里普物质（富集钾、稀土和磷等元素的物质）的源区；其中一颗高铝玄武岩岩屑揭示，42亿年前存在来自富集克里普物质源区的火山活动。

综合来看，月球背面火山活动至少持续了14亿年以上，且月幔源区经历了从克里普物质富集到亏损的转变。此外，同位素定年结果与撞击坑统计定年结果基本一致，说明月球正面和背面遭受陨石撞击的概率相当。

《自然》多位审稿人指出，这是一项令人兴奋的研究。其中一位审稿人表示：“这是第一个来自嫦娥六号样本的地质年代学研究，对月球和行星科学界具有重要意义，会引起广泛关注。”

在发表于《科学》的研究中，中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员徐义刚和该所高级工程师张乐领衔的团队研究发现，嫦娥六号低钛玄武岩形成于距今28.3亿年前的火山喷发，并指示其具有一个十分亏损不相容元素的月幔源区。这样的月幔源区难以发生显著规模的熔融及相应的玄武岩火山活动，并最终导致了南极-艾特肯盆地内缺乏大规模的月海玄武岩。

传统观点认为，月球背面的月壳较厚，抑制了月海玄武岩喷发，导致月球正面和背面的月海分布不对称。但这并不能解释为什么月壳很薄的南极-艾特肯盆地也匮乏大规模的月海玄武岩。此次研究表明，月海玄武岩的分布除受月壳厚度影响外，月幔源区的物质组成也是重要的控制因素。

《科学》杂志审稿人认为，这些首次在月球背面采集的样本，为认识整个月球的地质历史提供了独特视角，“研究结果新颖，将引起广大读者的兴趣”。