近日，中国科学家利用嫦娥六号采回的月球背面月壤样品做出的首批两项独立研究成果，同时刊登于《自然》和《科学》。

嫦娥六号月球样品首批研究成果发布，揭开“月之暗面”面纱

今年6月25日14时7分，嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆在内蒙古四子王旗预定区域，在人类历史上首次实现月球背面采样返回。经测量，嫦娥六号任务采集月球样品1935.3克。

图片来源：新华社（金立旺 摄）

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。

2021年以来，中国科学家通过嫦娥五号返回的月壤样品证明，月球正面20亿年前仍然存在较大规模的岩浆活动，但对于月背的火山活动情况一直未有定论。

在此之前，人类获取的所有月球样品均来自月球正面，对月球背面的认识主要基于遥感研究。而此次月背取壤，为科研人员开展月背相关研究提供了难得机遇。

中国科学院地质与地球物理研究所李献华院士、李秋立研究员与国家天文台团队，从5克月球样品中分选出108颗大于300微米的玄武岩岩屑。同位素分析显示，其中有107颗岩屑来自同一火山喷发时期。这表明嫦娥六号着陆点在28（28.07±0.03）亿年前存在火山活动。

嫦娥六号在月球背面着陆位置。

图片来源：中国科学院

中国科学院广州地球化学研究所徐义刚院士、高级工程师张乐领衔的团队在发表于《科学》的研究中，通过对3.5克月壤样品玄武岩岩屑中微小含锆矿物（<5微米）以及斜长石和晚期填隙物开展同位素分析，标定嫦娥六号低钛玄武岩形成于28.3亿年前的火山喷发。他们的研究还表明，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，刷新了传统认知。

这两项研究首次揭示月球背面约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。

嫦娥六号月球样品中的两类玄武岩（低钛和超低钛）以及低钛玄武岩同位素等时线。

图片来源：中国科学院

“克里普”中的神奇奥秘

除了给样品定年，两个研究团队还揭示了月背样品中“克里普”物质的特性，并推测了其对月背火山活动及月海玄武岩的潜在影响。

据《中国科学报》，克里普物质以富含钾（K）、稀土（REE）和磷（P）为主要特征，元素符号拼在一起为‘KREEP’，即克里普。

现有的月球形成和演化理论认为，月球形成之初曾被岩浆洋覆盖，克里普被认为是岩浆洋冷却到最后阶段（>99%）剩下的残余熔体，它高度富集不相容元素，如铀、钍、钾、稀土、磷等，并最终固结于月壳和月幔之间。根据月面钍含量分布图，克里普物质在全月的分布可能并不均匀。

在《自然》论文中，李秋立与合作者发现，107颗年轻的岩屑来自克里普物质非常亏损的源区；而只有那颗“与众不同”的古老岩屑来自克里普物质富集的源区，他们推测它可能是一个“外来物”，来自探测器着陆点南侧隐月海单元。

基于此，研究者认为，月背在经历了形成南极-艾特肯盆地的大撞击事件之后，仍存在较富集克里普物质的月幔源区，演化到28亿年前时，克里普物质非常亏损的月幔源区仍有岩浆活动。这暗示月背较小规模的岩浆活动与克里普物质的亏损并不直接相关，可能较厚的月壳是导致月背玄武岩火山活动分布较少的更主要原因。

徐义刚与合作者也发现，嫦娥六号低钛玄武岩来自一个“克里普物质十分亏损的月幔源区”。虽然这一颗高铝玄武岩在分析样品量中占比极低，可能是由其它玄武岩单元溅射至嫦娥六号采样点的外来物质，但也指示了采样区附近岩浆活动的多样性及背面月幔源区的复杂性。

《自然》《科学》多位审稿人评价，这些发现“令人兴奋”“为认识整个月球的地质历史提供了独特的视角”。

随着对嫦娥六号月球样品研究的不断深入，我们将在人类探索宇宙的征程中不断贡献“中国力量”，也将逐认识一个更“新”的月球。

综合来源：新华社、中国科学报、中科院之声综合中国科学院地质与地球物理研究所等

来源: 科普中国

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