月球作为地球唯一的天然卫星，其形成演化过程中的诸多科学问题长期困扰着国际学界。
特别是月球正背面存在显著地质差异的"二分性"现象，以及月幔深部物质组成变化的内在机制，始终是行星科学领域的重要课题。
北京时间1月13日凌晨，中国科学院地质与地球物理研究所田恒次研究员团队在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》发表重要研究成果,利用嫦娥六号月背样品取得突破性进展。
研究团队对嫦娥六号任务从月球背面南极-艾特肯盆地采集的玄武岩样品开展了毫克级高精度钾同位素分析。
检测结果显示,与此前阿波罗任务从月球正面获取的样品相比,嫦娥六号样品中钾-41与钾-39的比值明显偏高。
这一异常数据引发了研究人员的深入探究。
为准确判断同位素比值异常的成因,研究团队系统排查了宇宙射线辐照、岩浆分异等多种地质过程的影响。
通过严谨的科学论证,最终确认南极-艾特肯盆地形成时的超大规模撞击事件是导致这一现象的根本原因。
在撞击瞬间产生的极端高温高压环境中,月幔物质经历了剧烈的物理化学变化。
质量较轻的钾-39同位素更容易从固体物质中逃逸进入气相,而质量较重的钾-41则相对富集于残余物质中,从而造成同位素比值的系统性升高。
这一发现的科学意义远超同位素数据本身。
挥发性元素的大量流失意味着月球背面深部物质的熔点发生了显著改变。
研究表明,挥发性元素贫化会提高岩石的熔融温度,使得月幔物质更难发生部分熔融,从而抑制了火山岩浆活动。
这为解释月球背面火山活动相对稀少、地壳厚度较大等地质特征提供了合理的物理化学机制。
南极-艾特肯盆地是太阳系内已知最大、最古老的撞击构造之一,直径超过2500千米,深度达13千米。
这次撞击发生在月球形成早期,其规模之大足以穿透月壳、深入月幔,对月球内部物质组成产生深刻影响。
嫦娥六号任务实现人类首次月背采样返回,为验证大型撞击事件对行星深部演化的影响提供了不可替代的实物证据。
小行星撞击是类地行星演化过程中的重要外动力作用。
长期以来,科学界对撞击事件如何影响行星表面形态已有较为深入的认识,但其对行星深部物质和热演化的作用机制仍存在较大争议。
本次研究通过精确的地球化学分析,首次在月球样品中识别出大型撞击导致深部挥发性元素流失的直接证据,为理解撞击过程中的物质迁移和同位素分馏机理开辟了新途径。
这项成果也展现了我国月球探测工程在科学研究方面的重要价值。
嫦娥六号任务克服了月背通信、复杂地形采样等技术难题,成功获取珍贵样品。
研究团队在毫克级样品上实现高精度同位素分析,体现了我国在行星科学研究领域的技术实力和创新能力。
从月背带回的颗粒级样品，正在以可量化、可追溯的同位素证据，把“巨型撞击改变天体内部”的推断推向更坚实的实证阶段。
月球的沉默岩石记录了太阳系早期的剧烈变迁，读懂其中的挥发性元素“得失账”，不仅关乎月球正背面差异之谜，也为认识行星形成与演化中“撞击—挥发—深部结构”之间的耦合关系提供新的坐标。
随着更多样品与更精细测量到来，人类对月球的理解将从“看到什么”进一步走向“为什么如此”。