月背是怎樣形成演化的?月背的南極-艾特肯盆地經(jīng)歷過什么?月球的正面和背面差距有多大?
2024年6月,嫦娥六號實現(xiàn)世界首次月球背面采樣返回,帶回1935.3克樣品。2025年7月9日,中國科學院發(fā)布嫦娥六號月球樣品最新研究成果,四項重磅研究以封面文章形式發(fā)表于國際學術期刊《自然》,首次系統(tǒng)揭示南極-艾特肯大型撞擊的效應,讓人們得以了解月球背面的演化歷史,進一步揭開月球背面的神秘面紗。
月球科研重要方向!首次揭示南極-艾特肯大型撞擊效應
月球是離我們最近的星體,人類從未停止過對月球的探索。由于引力和位置關系,月球永遠只有一面正對著地球,另一面到底什么樣,仍有大量未解之謎。
在中國實施嫦娥六號任務之前,人類所有月球采樣任務獲得的樣品均來自月球正面,科學界對于月球背面的認識主要基于遙感研究。
“嫦娥六號樣品的系列成果,首次系統(tǒng)揭示了南極-艾特肯大型撞擊效應?!敝袊茖W院院士李獻華告訴記者,月球背面最重要的地質單元就是南極-艾特肯盆地,其形成時的撞擊能量大約相當于原子彈爆炸的萬億倍。這種大型撞擊到底對月球演化會造成怎樣的影響,是未來月球科學研究的重要方向。
月球南極-艾特肯盆地是月球上最古老、最大的撞擊遺跡,由小天體撞擊月球背面產(chǎn)生。直到20世紀90年代中期,人類才真正確定了月球南極-艾特肯盆地的形態(tài)、大小和內部起伏情況。但由于沒有樣品,人們對它的了解十分有限。
中國科學院副院長何宏平介紹,接收嫦娥六號月球樣品后,中國科學院發(fā)揮體系化建制化優(yōu)勢,全力組織科研攻關,搶占空間科學領域科技制高點,科研人員協(xié)同奮進,產(chǎn)出了一系列高水平研究成果。

月球背面影像圖。(中國科學院供圖)
多個“首創(chuàng)性”關鍵進展!為月球的形成演化提供新認識
此次嫦娥六號樣品發(fā)布的四項研究,分別揭示了月背巖漿活動、月球古磁場、月幔水含量、月幔演化特征,首次為人類揭開了月球背面的演化歷史。
“從工程角度看,我國首次從月球背面采回樣品,這本身就創(chuàng)造了歷史;從研究看,我們關于月球南極-艾特肯盆地的研究,也創(chuàng)造了多個首次?!敝袊茖W院院士吳福元說。
通過對嫦娥六號樣品的分析,研究人員首次發(fā)現(xiàn)了月球上一種新類型的巖石——月球南極-艾特肯盆地撞擊熔巖,并據(jù)此確定了月球南極-艾特肯盆地形成時間為42.5億年前。
吳福元表示,這種巖石是在形成月球南極-艾特肯盆地的撞擊事件中出現(xiàn)的,可以為月球的形成演化提供新的認識,具有非常重要的學術價值。
此外,科學家們通過嫦娥六號樣品首次揭示月背約42億年前和28億年前存在火山活動,此類活動至少持續(xù)了14億年;首次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)電機磁場并非單調衰減而是存在波動;首次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,指示月球內部水分布也存在“二分性”……

這是2024年9月24日在月球樣品實驗室拍攝的月球樣品。新華社記者 金立旺 攝
“超虧損月幔”!有望破解月球“二分性”之謎
月球正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面存在顯著差異,其“二分性”的形成機制是月球科學研究中亟待解決的關鍵問題。
通過對嫦娥六號樣品開展的一系列巖石成因研究,科研人員提出嫦娥六號玄武巖源自一個極其貧瘠的月幔區(qū)域,稱之為“超虧損月?!薄!俺潛p月?!比狈δ切┤菀自谌垠w中富集的“不相容”元素,如:鉀、磷、稀土元素等。
“‘超虧損月幔’的形成有可能是最初巖漿洋分異結晶后形成、未受后期事件擾動的。但考慮到著陸區(qū)的特殊性,我們還提出了另一種可能?!敝袊茖W院國家天文臺研究員李春來說,形成南極-艾特肯盆地的巨型撞擊事件引發(fā)的后期強烈火山活動可以影響并改造相對較淺的月幔區(qū)域,相當于做了一次“大抽血”。
根據(jù)這一解釋,大量巖漿(熔體)被抽取出來并噴發(fā)到表面或侵入到地殼中。被抽走巖漿后剩下的月幔物質,“不相容”元素幾乎被榨干了,變得極度“貧瘠”,便形成了我們現(xiàn)在看到的“超虧損”狀態(tài)。
“這一過程不僅會導致嫦娥六號月幔源區(qū)‘不相容’元素的虧損,還會造成揮發(fā)性元素丟失以及同位素分餾等?!崩畲簛碚f,進一步厘清月球正面和背面物質組成的差異,將為破解月球“二分性”之謎提供難得機遇。
策劃:陳芳
記者:胡喆、劉禎
統(tǒng)籌:吳晶、謝良
新華社國內部出品
(責任編輯:蔡文斌)