7月9日，中國科學院召開新聞發(fā)布會，發(fā)布嫦娥六號月球樣品最新研究成果。當天，多個科研團隊利用嫦娥六號采回的月球背面樣品取得的四項研究成果，以封面文章形式發(fā)表于國際學術期刊《自然》雜志。四項研究分別揭示了月背巖漿活動、月球古磁場、月幔水含量及月幔演化特征，首次為人類揭開了月球背面的演化歷史。

多個“首創(chuàng)性”進展，系統(tǒng)揭示了南極-艾特肯大型撞擊的效應

月球具有“二分性”，其正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面存在顯著差異，但月球“二分性”的形成機制仍然懸而未決，是月球科學研究中亟待解決的關鍵問題。

此前，科學界對于月球背面的認識主要基于遙感研究。2024年6月25日，嫦娥六號在人類歷史上首次攜帶1935.3克月球背面樣品返回地球，這些樣品采集于月球上最大、最深且最古老的撞擊坑——南極-艾特肯盆地（SPA），為厘清月球正面和背面物質(zhì)組成的差異、破解月球“二分性”之謎提供了難得的機遇。

此次，科學家們通過嫦娥六號樣品取得了多個“首創(chuàng)性”的關鍵進展：揭示月背在約42億年前和28億年前存在兩期不同的玄武質(zhì)火山活動，表明月球背面可以維持持久的火山活力；獲得月背古磁場信息，發(fā)現(xiàn)月球磁場強度可能在28億年前發(fā)生過反彈，指示月球發(fā)電機磁場并非單調(diào)衰減而是存在波動；獲得月球背面月幔的水含量，發(fā)現(xiàn)其顯著低于正面月幔，指示月球內(nèi)部水分布也存在“二分性”；發(fā)現(xiàn)月球背面玄武巖來自極其虧損（即非常缺乏容易熔融、隨巖漿上涌的元素）的源區(qū)，它可能指示了原始月幔的極度虧損，或緣于大型撞擊事件導致的熔體抽取，揭示大型撞擊事件可能對月球深部圈層演化產(chǎn)生巨大影響。

中國科學院院士、地質(zhì)地球所研究員吳福元表示，南極-艾特肯盆地是月球三大地質(zhì)體之一，直徑約2500公里，該撞擊坑形成的能量大約相當于原子彈爆炸的萬億倍，但這種大型撞擊到底對月球演化造成怎樣的影響，一直是未解之謎。此次在《自然》雜志發(fā)表的四篇文章，首次系統(tǒng)揭示了南極-艾特肯大型撞擊的效應，這是成果的核心亮點。

“系列成果首次為人類揭開了月球背面的演化歷史。”吳福元研究員描述道，42.5億年前，一個直徑約200公里的天體撞擊了月球南極，形成了一個直徑約2500公里、深達百公里級的熔融池。熔融池冷卻結晶，形成了南極-艾特肯蘇長巖，這是科研人員發(fā)現(xiàn)的月球新的巖石類型，證明阿波羅計劃獲取的月巖樣品不能代表月球全部。撞擊導致盆地下伏月幔發(fā)生熔體抽取，虧損不相容元素和水。

國家天文臺科研人員查看巖屑顯微鏡成像照片。國家天文臺供圖

理論上，這種極度虧損和貧水的月幔將不會再熔。約28億年前，月球內(nèi)部活力突然增強，觸發(fā)上述月幔熔融產(chǎn)生巖漿。火山噴出的熔巖記錄下了這次月球內(nèi)部活力增強事件，并在2024年6月25日被嫦娥六號任務帶到了地球。

中國行星科學將邁向“并跑”，在某些領域?qū)崿F(xiàn)引領

“盡管人類擁有阿波羅、月球號任務樣本及月隕石超50年，但嫦娥六號從月球背面帶回的全新樣本，正顛覆多項月球科學經(jīng)典理論。”在點評該系列成果時，英國開放大學教授馬赫什·沙南（Mahesh Anand）表示，嫦娥六號樣本迫使學界重新審視月球起源與演化理論：從內(nèi)部動力學、水分布到磁場機制。目前研究僅觸及樣本的冰山一角，隨著深度分析推進，更多顛覆性發(fā)現(xiàn)將接踵而至。“樣本返回任務如同持續(xù)饋贈的科學禮盒，我們熱切期待嫦娥六號及未來月球任務帶來更多宇宙密鑰。”

除了此次四項科學進展，一年來，中國科學院的科學家們利用嫦娥六號樣品還取得了其他許多科學突破。

中國科學院地質(zhì)地球所科研團隊向超導磁力儀中放置月壤樣品。中國科學院地質(zhì)地球所供圖

例如，中國科學院國家天文臺與合作者發(fā)表嫦娥六號返回樣品的首篇研究論文，揭秘了樣品的物理、礦物和月幔演化特征；中國科學院廣州地球化學研究所與合作者也發(fā)現(xiàn)月球背面存在28億年前火山活動，并發(fā)現(xiàn)其月幔源區(qū)極度虧損，由此提出月球巖漿活動分布是月殼厚度以及源區(qū)物質(zhì)組成共同作用的結果，為月海玄武巖分布的“二分性”提供了全新認識；中國科學院地質(zhì)地球所與合作者首次精確測定南極-艾特肯盆地形成于42.5億年前，讓人類在了解太陽系早期大型撞擊歷史方面有了更精確的“宇宙時鐘”標尺。

此前，中國科學家利用嫦娥五號樣品證明月球正面在20億年前仍存在巖漿活動，使目前已知月球地質(zhì)壽命“延長”了10億年，曾被國際同行評價為“改變了對月球演化歷史的認知”，使得月球樣品研究進入“嫦娥時代”。

對此，國家天文臺研究員李春來表示，中國探月工程的成功是科學與工程深度融合的典型范例，隨著更多“一手數(shù)據(jù)”獲取，中國行星科學將從“跟跑”邁向“并跑”，甚至在某些領域?qū)崿F(xiàn)引領。

新京報記者 張璐

編輯 張磊 校對 李立軍