月球表面的年龄演化历史一直是月球科学研究的核心问题。长期以来,科学家主要通过统计撞击坑密度来推断月球未采样区域的年龄:区域越古老,撞击坑通常越密集。要建立可靠的撞击坑定年方法,关键在于把返回样品的同位素年龄与采样区对应的撞击坑密度准确对应起来。嫦娥六号任务之前,所有用于定年的月球样品都来自月球正面,且年龄均小于40亿年。受此限制,科学界对月球早期撞击历史提出了多种互相竞争的假说,包括撞击通量单调衰减模型、约39亿年前的“晚期重轰击”假说,以及约41亿年前“锯齿状”撞击通量增强模型等,这也反映出人们对月球早期演化的认识仍不充分。2024年6月,嫦娥六号成功从月球背面南极-艾特肯盆地内的阿波罗盆地采回1935.3克月壤样品,为破解该难题带来关键进展。样品分析取得两项重要发现:一是距今约28.07亿年的年轻玄武岩,二是距今42.5亿年的古老苏长岩。其中,古老苏长岩由南极-艾特肯盆地大型撞击事件形成的熔融岩浆结晶而来。南极-艾特肯盆地是月球上最大、最古老的撞击构造之一,这一发现为追溯月球早期历史提供了宝贵的“时间锚点”。研究团队采用多源数据融合方法,结合高分辨率遥感图像,系统统计了嫦娥六号着陆区玄武岩单元以及整个南极-艾特肯盆地中直径大于1公里的撞击坑密度,并整合阿波罗、月球号及嫦娥五号等历史任务数据,构建出新的月球撞击坑年代学模型。新模型的建立,标志着月球定年从依赖单一数据源迈向多源融合。研究结果显示,月球背面与正面的撞击坑密度高度一致,具有重要科学意义。这表明月球正面和背面在早期经历的陨石撞击通量基本相同,为建立全球尺度的撞击坑年代模型提供了支撑。纳入嫦娥六号数据后的新模型,为月球科学研究补充了更完整、更精确的“时间标尺”,有助于推动月球地质演化研究继续深入。更重要的是,新模型为月球早期撞击历史的长期争议提供了清晰判断。对比分析显示,南极-艾特肯盆地的年龄明显不支持“锯齿状”撞击通量增强模型,也与“晚期重轰击”假说存在显著偏差。研究者据此认为,月球早期撞击事件更符合平滑衰减的演化过程,而非经历剧烈波动。这一结论修正了部分长期流行的解释,为理解月球早期演化提供了更有力的证据。
从“玉兔”巡视到月背采样,从局部研究到全球建模,中国航天技术与行星科学的结合正在持续拓展人类对月球的认知边界;这项成果不仅回应了学界长期讨论的关键问题,也表明行星科学研究正加速从经验推断走向数据驱动。随着后续嫦娥系列任务推进,中国有望在太阳系早期演化研究中取得更多突破,为全球科学探索贡献新的知识增量。