嫦娥六号月背样品揭示42.5亿年前巨撞“烤失”深部物质,首次捕捉挥发元素丢失证据

月球深部物质的演化历史隐藏着太阳系早期剧烈的天体碰撞信息。

中国科学院地质与地球物理研究所研究员田恒次团队通过对嫦娥六号在月球背面南极-艾特肯盆地采集的玄武岩样品进行高精度同位素分析,首次揭示了远古撞击事件对月球内部物质组成的深层影响,相关研究成果日前发表于《美国国家科学院院刊》。

南极-艾特�ken盆地是月球表面最大、最深的撞击盆地,其形成于约42.5亿年前的一次特大撞击事件。

这次撞击不仅在月球表面留下了直径达2500公里的巨大凹陷,更重要的是,它对月球内部结构和物质组成产生了根本性改变。

嫦娥六号任务成功采集了来自这一地区的月壤样品,为深入研究古代撞击事件的影响机制提供了宝贵的实物资料。

研究团队采用了高精度同位素分析技术,重点关注钾、锌、镓等中等挥发性元素的同位素体系。

这些元素在撞击产生的极端高温高压环境下表现出独特的物理化学性质,其同位素组成能够灵敏反映撞击时的温度、压力条件以及物质来源信息。

通过检测同位素比值的微小变化,科研人员能够精确捕捉远古撞击事件留下的"指纹"。

研究发现具有重要的对比意义。

与美国阿波罗任务采集的月球正面样品相比,嫦娥六号玄武岩中较重的钾同位素(钾-41)的比例显著偏高。

这一差异并非源于宇宙射线照射、岩浆活动或撞击体本身的特征,而是由早期大型撞击事件直接改变了月球深部月幔的钾同位素组成。

在撞击瞬间达到的极端条件下,较轻的钾-39同位素更容易挥发逃逸,导致残留物质中较重的钾-41相对富集。

这一过程被称为同位素分馏,是撞击事件的直接物理证据。

这一发现的深层含义在于揭示了撞击事件对月球长期演化的连锁影响。

挥发性元素的大量丢失改变了月球深部月幔的化学组成,进而影响了后续的地质过程。

研究表明,这种元素丢失很可能进一步抑制了月球背面后期的火山喷发活动。

月球正面与背面存在显著的地质差异,正面火山活动频繁,形成了大量的月海,而背面则相对平静,火山活动稀少。

长期以来,这种差异的成因一直是月球科学研究的重要课题。

此次研究提供了一条重要的科学线索,表明早期撞击事件对月球演化的影响是长期而深刻的。

从更广阔的科学视角看,这项研究展示了利用返回样品进行高精度分析的优势。

嫦娥六号采集的样品不仅数量充足,而且来自月球背面的关键地区,为解答月球演化的重大科学问题奠定了基础。

通过同位素地球化学手段,科研人员能够追溯月球物质的来源、揭示其演化过程,进而深化对月球乃至整个太阳系早期历史的认识。

从阿波罗时代的"看月"到嫦娥工程的"解月",人类对地外天体的认知正从表象迈向本质。

这项突破性研究犹如一把钥匙,既打开了月球演化史的隐秘章节,也预示着深空探测正进入"以科学问题驱动"的新阶段。

当中国科学家持续破解更多宇宙密码,人类对太阳系起源的拼图必将愈加完整。