利用嫦娥六号采回的月球背面样品，我国科学家做出首批两项独立研究成果。11月15日，两成果刊登在国际学术期刊《自然》与《科学》杂志。两项研究首次揭示月球背面在约28亿年前，仍存在年轻的岩浆活动，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，月背岩浆活动在42亿年前就存在，并至少持续了14亿年。这些研究为人们了解月球演化提供了关键科学证据。
新华社照片，科研人员在月球样品实验室展示嫦娥六号月球样品。 通过阿波罗任务、Luna任务等探索，国际科学界认识到，月球正面最古老的月海火山活动可以追溯至40亿年前。2021年以来，我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，还利用嫦娥五号样品中的火山玻璃珠，揭示月球正面甚至在1.2亿年前还存在小规模的火山活动。
由于月球具有“二分性”，月球正面和背面在形貌、成分、月壳厚度、岩浆活动等方面存在显著差异，形成机制却仍然悬而未决，这是月球科学研究中亟待解决的关键问题。此前，科学界对于月球背面的认识主要基于遥感研究，今年6月，嫦娥六号在人类历史上首次携带1935.3克月球背面样品返回地球，这批样品采集自月球南极-艾特肯盆地——月球上最大、最深且最古老的盆地，为厘清月球正面和背面物质组成的差异、破解月球二分性之谜提供了难得的机遇。
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。对这批月球“土特产”开展研究，首要任务便是确定玄武岩岩屑的年龄和岩浆源区性质。在发表于《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中国科学院地质与地球物理研究所研究员李秋立，与中国科学院国家天文台的研究团队合作，在5克月壤样品中，分选出大于300微米的108颗玄武岩岩屑。
定年研究结果显示，揭示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。其中的一颗高铝玄武岩岩屑更为特别，它揭示了42亿年前，这里存在来自富集克里普物质源区的火山活动。综合来看，月球背面的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。同位素定年结果与撞击坑统计定年结果基本一致，指示了月球正面和背面遭受陨石撞击的概率相当。
“这是一项令人兴奋的研究。”《自然》多位审稿人表示，研究团队采取细致谨慎的态度，首次对月球背面玄武岩进行地质年代学分析，提供了高质量、高水准的数据。其中一位审稿人说：“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，也会引起更广泛的关注。”
嫦娥六号返回月壤样品中记录的两期玄武质火山活动及其月幔源区性质示意图 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、高级工程师张乐领衔的团队，对玄武岩屑中小于5微米的微小含锆矿物以及斜长石和晚期填隙物开展了同位素分析，标定嫦娥六号低钛玄武岩形成于距今28.3亿年前的火山喷发，并显示其具有一个特殊的月幔源区。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。但这不能解释为何月壳很薄的南极-艾特肯盆地也缺少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，该研究报道了从月球背面返回的嫦娥六号月壤中的玄武岩岩屑的岩相分析、高精度年龄和同位素特征。这些样品是首次在月球背面采集的，为认识整个月球的地质历史提供了独特的视角。“研究结果新颖，它们将引起广大读者的兴趣。”一位审稿人写道。
来源：北京日报客户端
记者：刘苏雅
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