嫦娥六號在月球背面著陸位置。中國科學院供圖
11月15日，我國科學家采用嫦娥六號月球樣品做出的首批兩項獨立研究成果，同時刊登在國際學術期刊《自然》與《科學》雜志。兩項研究首次揭示月球背面約28億年前仍存在年輕的巖漿活動，填補了月球玄武巖樣品在該時期的記錄空白。其中一項研究表明月背巖漿活動42億年前就存在，至少持續了14億年。這些研究為人們了解月球演化提供了關鍵科學證據。
厘清月球正面背面物質組成差異的機遇
國際科學界通過阿波羅任務等認識到月球正面最古老的月海火山活動可以追溯至40億年前。2021年以來，我國科學家通過嫦娥五號月球樣品，證明月球正面20億年前仍然存在較大規模的巖漿活動，并利用樣品中的火山玻璃珠揭示了月球正面甚至在1.2億年前還存在小規模的火山活動。
由于月球具有二分性，月球正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面存在顯著差異，但其形成機制仍然懸而未決，是月球科學研究中亟待解決的關鍵問題。此前，科學界對于月球背面的認識主要基于遙感研究。2024年6月25日，我國嫦娥六號月球探測器首次完成人類從月球背面采樣的壯舉，攜帶1935.3克樣品返回地球，這些樣品采集于月球背面的南極-艾特肯盆地，該盆地是月球上最大、最深且最古老的盆地，這為厘清月球正面和背面物質組成的差異、破解月球二分性之謎提供了難得的機遇。
月海玄武巖由月幔發生部分熔融產生的巖漿上升噴發至月表形成，是探索月球內部物質組成和熱演化的重要窗口。因此，嫦娥六號月球樣品研究的首要任務就是確定玄武巖巖屑的年齡和巖漿源區性質。
月背火山活動至少持續了14億年
在發表于《自然》的研究中，中國科學院院士、中國科學院地質與地球物理研究所研究員李獻華和研究員李秋立，與來自中國科學院國家天文臺的研究團隊，從5克月球樣品中分選出108顆大于300微米的玄武巖巖屑，定年結果顯示，嫦娥六號著陸點在28（28.07±0.03）億年前存在火山活動，且巖漿來自虧損克里普物質（KREEP，富集鉀、稀土和磷等元素的物質）的源區；其中一顆高鋁玄武巖巖屑揭示42億年前存在來自富集克里普物質源區的火山活動。
綜合來看，月球背面火山活動至少持續了14億年，且月幔源區經歷了從克里普物質富集到虧損的轉變。此外，同位素定年結果與撞擊坑統計定年結果基本一致，指示了月球正面和背面遭受隕石撞擊的概率相當。
《自然》多位審稿人指出這是一項“令人興奮”的研究，研究團隊采取細致謹慎的態度首次對月球背面玄武巖進行了地質年代學分析，提供了高質量、高水準的數據。其中一位審稿人表示：“這是第一個來自嫦娥六號月球樣品的地質年代學研究，對月球和行星科學界具有重要意義，也會引起更廣泛的關注。”
嫦娥六號低鈦玄武巖形成于距今28.3億年前的火山噴發
在發表于《科學》的研究中，中國科學院院士、中國科學院廣州地球化學研究所研究員徐義剛和高級工程師張樂領銜的團隊對玄武巖屑中微小含鋯礦物（<5微米）以及斜長石和晚期填隙物開展了同位素分析，標定嫦娥六號低鈦玄武巖形成于距今28.3億年前的火山噴發，并指示其具有一個十分虧損不相容元素的月幔源區。這樣的月幔源區難以發生顯著規模的熔融及相應的玄武巖火山活動，并最終導致了南極-艾特肯盆地內缺乏大規模的月海玄武巖。
傳統觀點認為，月球背面的月殼較厚，抑制了月海玄武巖噴發，導致月球正面和背面的月海分布不對稱。但這不能解釋為什么月殼很薄的南極-艾特肯盆地也匱乏大規模的月海玄武巖。此次研究表明，月海玄武巖的分布除受月殼厚度影響外，月幔源區的物質組成也是重要的控制因素。
《科學》雜志審稿人認為，該研究轉載了嫦娥六號月球樣品中的玄武巖巖屑的巖相分析、高精度年齡和同位素特征，為認識整個月球的地質歷史提供了獨特的視角。其中一位審稿人寫道：“研究結果新穎，它們將引起廣大讀者的興趣。”
（據權威消息了解 齊芳 崔興毅）
編輯：金杜
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