刷新人類對月球的認知！廣州這項成果入選2025年度“中國科學十大進展”

近日，國家自然科學基金委員會發布了2025年度“中國科學十大進展”，“嫦娥六號樣品首次揭示月背演化歷史和巨型撞擊效應”入選并名列首位。

嫦娥六號月壤中識別出的三顆KREEP巖屑 圖源：南方+

系列工作報道了月球背面樣品的研究成果，由中國科學院地質與地球物理研究所、中國科學院廣州地球化學研究所（廣州地化所）、國家天文臺、中國地質科學院地質研究所和南京大學的科研團隊完成，研究精確厘定了月背南極-艾特肯盆地和阿波羅盆地的形成時間，發現背面月幔比正面更干、更虧損，明確月磁強度在28億年前發生反彈，揭示了月背演化歷史和巨型撞擊的深部效應。

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領銜的團隊，以嫦娥六號月壤樣品中的富克里普撞擊成因巖屑為研究對象，開展了系統的同位素定年與遙感溯源分析。

研究結果表明，這些巖屑所具有的克里普地球化學特征，起源于南極-艾特肯撞擊熔融池經歷再分異作用后的產物，并于41.6億年前受到形成阿波羅盆地的撞擊事件改造。

據此，研究將阿波羅盆地的形成年齡限定為約41.6億年。該定年結果為月球撞擊年代學提供了關鍵錨點，揭示了月球早期撞擊通量呈逐漸下降的趨勢，從而深化了對內太陽系早期撞擊歷史與動力學過程的認識。

月球正反面為何大不同？

背面樣本是解謎鑰匙

由于被地球潮汐鎖定，月球始終以同一面朝向地球，這一面被稱為月球正面；而永遠背對地球的那一面，則被稱為月球背面。長期以來，通過遙感探測表明月球的正面和背面存在顯著差異：正面地勢相對平坦，擁有廣闊的玄武巖平原（即“月海”）；而背面則高地遍布，月海稀少，月殼也更厚。

這種顯著的不對稱性，被稱為月球的“二分性”，一直是月球科學的未解之謎。在嫦娥六號任務之前，人類對月球演化歷史的認知幾乎全部基于正面樣品的研究，對月球背面了解仍是一片空白。

圖源：中科院地質地球所

2024年6月25日，嫦娥六號任務成功實現人類首次月球背面采樣返回，從南極-艾特肯盆地內月海區域帶回了珍貴的月球背面樣品。這為研究月球背面的深部月幔物質打開了一扇前所未有的窗口。

嫦娥六號玄武巖樣品

揭示月幔“超虧損”特征

盡管我們對月球的認識不斷更新，但仍有很多問題有待解答。通過嫦娥六號帶回的月背樣品，我國科學家首先在樣品中發現了月球上一種新類型的巖石——月球南極-艾特肯撞擊熔巖，并據此確定了月球南極-艾特肯盆地的形成時間為42.5億年前；然后還發現這種大型撞擊事件可能造成月幔“超干、超虧損、超還原”等系列特征，使人類對月球的了解向前邁了一大步。

科學家對嫦娥六號返回樣品中距今約28億年的玄武巖屑進行了詳細分析，包括觀察巖石結構、礦物成分和同位素分析。結果發現，形成這些玄武巖的“初始原料”，即被稱為月幔源區的月球內部物質，其狀態極其“貧瘠”，科學上稱為“超虧損”。這意味著它非常缺乏那些容易熔融、隨巖漿上涌的“不相容”元素。

我國科研人員制作的月球背面影像圖 圖源：中國科學院

兩種模型解釋“超虧損”成因

指向月球演化關鍵謎題

為了解釋這種極端的“超虧損”特性是如何形成的，科學家提出了兩種可能的模型：

一是“先天貧瘠”。月球形成的主要假說認為，月球在形成初期是一個巨大的巖漿洋。巖漿洋在冷卻結晶時，重的礦物沉到底部，形成下月幔；輕的礦物浮到頂部，形成月殼。在這個過程中，不容易進入早期結晶礦物的“不相容”元素被帶走了，留在深部的殘余物質本身就非常“貧瘠”。

研究團隊認為，如果這一模型成立，意味著嫦娥六號玄武巖可能來自這種深部、未受后期事件顯著擾動的、由巖漿洋直接結晶形成的超虧損月幔，這種超虧損狀態是月球形成初期就“天生”具有的特征。

二是“后天改造”。這一模型認為，形成南極-艾特肯盆地的巨型撞擊事件引發的后期強烈火山活動，可以影響并改造相對較淺的月幔區域，相當于做了一次“大抽血”——大量巖漿（熔體）被抽取出來并噴發到表面或侵入到月殼中。被抽走巖漿后剩下的月幔物質，其“不相容”元素幾乎被榨干了，變得極度“貧瘠”，形成了現在的超虧損狀態。

研究團隊認為，如果該模型成立，表明月球背面南極-艾特肯盆地形成時的巨型撞擊事件不僅重新塑造了月球的表面形態，還深刻影響了月球內部的物質組成，這為理解太陽系內其他類地天體的早期殼-幔分異演化提供了新的思路。

無論嫦娥六號玄武巖源區是月球最初形成的“先天狀態”還是后期巨型撞擊作用的“改造結果”，南極-艾特肯盆地下方發現的這種“超虧損”月幔，都是人類首次直接獲取月球背面深部物質特性的關鍵證據，這為我們了解月球早期內部如何分層、冷卻和演化提供了獨一無二的信息。

參考來源

南方網《廣州地化所成果入選2025年度“中國科學十大進展”》

https://news.southcn.com/node_54a44f01a2/a918deb5bd.shtml?share_random_flag=0.83784

中科院地質地球所《“嫦娥六號樣品首次揭示月背演化歷史和巨型撞擊效應”入選2025年度“中國科學十大進展”》

https://mp.weixin.qq.com/s/HSacnPB-nxAybW1TVeFSAA

科普中國《月球內部“異常貧瘠”？嫦娥六號月巖有望揭示謎底》

https://mp.weixin.qq.com/s/P9HW_3ei9gC6i7aX9u3LLg

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