月背是怎樣形成演化的？月背的南極-艾特肯盆地經歷過什么？月球的正面和背面差距有多大？

2024年6月，嫦娥六號實現世界首次月球背面采樣返回，帶回1935.3克樣品。2025年7月9日，中國科學院發(fā)布嫦娥六號月球樣品最新研究成果，四項重磅研究以封面文章形式發(fā)表于國際學術期刊《自然》，首次系統(tǒng)揭示南極-艾特肯大型撞擊的效應，讓人們得以了解月球背面的演化歷史，進一步揭開月球背面的神秘面紗。

月球科研重要方向！首次揭示南極-艾特肯大型撞擊效應

月球是離我們最近的星體，人類從未停止過對月球的探索。由于引力和位置關系，月球永遠只有一面正對著地球，另一面到底什么樣，仍有大量未解之謎。

在中國實施嫦娥六號任務之前，人類所有月球采樣任務獲得的樣品均來自月球正面，科學界對于月球背面的認識主要基于遙感研究。

“嫦娥六號樣品的系列成果，首次系統(tǒng)揭示了南極-艾特肯大型撞擊效應。”中國科學院院士李獻華告訴記者，月球背面最重要的地質單元就是南極-艾特肯盆地，其形成時的撞擊能量大約相當于原子彈爆炸的萬億倍。這種大型撞擊到底對月球演化會造成怎樣的影響，是未來月球科學研究的重要方向。

月球南極-艾特肯盆地是月球上最古老、最大的撞擊遺跡，由小天體撞擊月球背面產生。直到20世紀90年代中期，人類才真正確定了月球南極-艾特肯盆地的形態(tài)、大小和內部起伏情況。但由于沒有樣品，人們對它的了解十分有限。

中國科學院副院長何宏平介紹，接收嫦娥六號月球樣品后，中國科學院發(fā)揮體系化建制化優(yōu)勢，全力組織科研攻關，搶占空間科學領域科技制高點，科研人員協同奮進，產出了一系列高水平研究成果。

多個“首創(chuàng)性”關鍵進展！為月球的形成演化提供新認識

此次嫦娥六號樣品發(fā)布的四項研究，分別揭示了月背巖漿活動、月球古磁場、月幔水含量、月幔演化特征，首次為人類揭開了月球背面的演化歷史。

“從工程角度看，我國首次從月球背面采回樣品，這本身就創(chuàng)造了歷史；從研究看，我們關于月球南極-艾特肯盆地的研究，也創(chuàng)造了多個首次。”中國科學院院士吳福元說。

通過對嫦娥六號樣品的分析，研究人員首次發(fā)現了月球上一種新類型的巖石——月球南極-艾特肯盆地撞擊熔巖，并據此確定了月球南極-艾特肯盆地形成時間為42.5億年前。

吳福元表示，這種巖石是在形成月球南極-艾特肯盆地的撞擊事件中出現的，可以為月球的形成演化提供新的認識，具有非常重要的學術價值。

此外，科學家們通過嫦娥六號樣品首次揭示月背約42億年前和28億年前存在火山活動，此類活動至少持續(xù)了14億年；首次獲得月背古磁場信息，發(fā)現月球磁場強度可能在28億年前發(fā)生過反彈，指示月球發(fā)電機磁場并非單調衰減而是存在波動；首次獲得月球背面月幔的水含量，發(fā)現其顯著低于正面月幔，指示月球內部水分布也存在“二分性”……

“超虧損月幔”！有望破解月球“二分性”之謎

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，其“二分性”的形成機制是月球科學研究中亟待解決的關鍵問題。

通過對嫦娥六號樣品開展的一系列巖石成因研究，科研人員提出嫦娥六號玄武巖源自一個極其貧瘠的月幔區(qū)域，稱之為“超虧損月幔”。“超虧損月幔”缺乏那些容易在熔體中富集的“不相容”元素，如：鉀、磷、稀土元素等。

“‘超虧損月幔’的形成有可能是最初巖漿洋分異結晶后形成、未受后期事件擾動的。但考慮到著陸區(qū)的特殊性，我們還提出了另一種可能。”中國科學院國家天文臺研究員李春來說，形成南極-艾特肯盆地的巨型撞擊事件引發(fā)的后期強烈火山活動可以影響并改造相對較淺的月幔區(qū)域，相當于做了一次“大抽血”。

根據這一解釋，大量巖漿（熔體）被抽取出來并噴發(fā)到表面或侵入到地殼中。被抽走巖漿后剩下的月幔物質，“不相容”元素幾乎被榨干了，變得極度“貧瘠”，便形成了我們現在看到的“超虧損”狀態(tài)。

“這一過程不僅會導致嫦娥六號月幔源區(qū)‘不相容’元素的虧損，還會造成揮發(fā)性元素丟失以及同位素分餾等。”李春來說，進一步厘清月球正面和背面物質組成的差異，將為破解月球“二分性”之謎提供難得機遇。

策劃：陳芳

記者：胡喆、劉禎

統(tǒng)籌：吳晶、謝良

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