近日，国家自然科学基金委员会发布了2025年度“中国科学十大进展”，“嫦娥六号样品首次揭示月背演化历史和巨型撞击效应”入选并名列首位。
嫦娥六号月壤中识别出的三颗KREEP岩屑 图源：南方+
系列工作报道了月球背面样品的研究成果，由中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院广州地球化学研究所（广州地化所）、国家天文台、中国地质科学院地质研究所和南京大学的科研团队完成，研究精确厘定了月背南极-艾特肯盆地和阿波罗盆地的形成时间，发现背面月幔比正面更干、更亏损，明确月磁强度在28亿年前发生反弹，揭示了月背演化历史和巨型撞击的深部效应。
中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员徐义刚领衔的团队，以嫦娥六号月壤样品中的富克里普撞击成因岩屑为研究对象，开展了系统的同位素定年与遥感溯源分析。
研究结果表明，这些岩屑所具有的克里普地球化学特征，起源于南极-艾特肯撞击熔融池经历再分异作用后的产物，并于41.6亿年前受到形成阿波罗盆地的撞击事件改造。
据此，研究将阿波罗盆地的形成年龄限定为约41.6亿年。该定年结果为月球撞击年代学提供了关键锚点，揭示了月球早期撞击通量呈逐渐下降的趋势，从而深化了对内太阳系早期撞击历史与动力学过程的认识。
月球正反面为何大不同？
背面样本是解谜钥匙
由于被地球潮汐锁定，月球始终以同一面朝向地球，这一面被称为月球正面；而永远背对地球的那一面，则被称为月球背面。长期以来，通过遥感探测表明月球的正面和背面存在显著差异：正面地势相对平坦，拥有广阔的玄武岩平原（即“月海”）；而背面则高地遍布，月海稀少，月壳也更厚。
这种显著的不对称性，被称为月球的“二分性”，一直是月球科学的未解之谜。在嫦娥六号任务之前，人类对月球演化历史的认知几乎全部基于正面样品的研究，对月球背面了解仍是一片空白。
图源：中科院地质地球所
2024年6月25日，嫦娥六号任务成功实现人类首次月球背面采样返回，从南极-艾特肯盆地内月海区域带回了珍贵的月球背面样品。这为研究月球背面的深部月幔物质打开了一扇前所未有的窗口。
嫦娥六号玄武岩样品
揭示月幔“超亏损”特征
尽管我们对月球的认识不断更新，但仍有很多问题有待解答。通过嫦娥六号带回的月背样品，我国科学家首先在样品中发现了月球上一种新类型的岩石——月球南极-艾特肯撞击熔岩，并据此确定了月球南极-艾特肯盆地的形成时间为42.5亿年前；然后还发现这种大型撞击事件可能造成月幔“超干、超亏损、超还原”等系列特征，使人类对月球的了解向前迈了一大步。
科学家对嫦娥六号返回样品中距今约28亿年的玄武岩屑进行了详细分析，包括观察岩石结构、矿物成分和同位素分析。结果发现，形成这些玄武岩的“初始原料”，即被称为月幔源区的月球内部物质，其状态极其“贫瘠”，科学上称为“超亏损”。这意味着它非常缺乏那些容易熔融、随岩浆上涌的“不相容”元素。
我国科研人员制作的月球背面影像图 图源：中国科学院
两种模型解释“超亏损”成因
指向月球演化关键谜题
为了解释这种极端的“超亏损”特性是如何形成的，科学家提出了两种可能的模型：
一是“先天贫瘠”。月球形成的主要假说认为，月球在形成初期是一个巨大的岩浆洋。岩浆洋在冷却结晶时，重的矿物沉到底部，形成下月幔；轻的矿物浮到顶部，形成月壳。在这个过程中，不容易进入早期结晶矿物的“不相容”元素被带走了，留在深部的残余物质本身就非常“贫瘠”。
研究团队认为，如果这一模型成立，意味着嫦娥六号玄武岩可能来自这种深部、未受后期事件显著扰动的、由岩浆洋直接结晶形成的超亏损月幔，这种超亏损状态是月球形成初期就“天生”具有的特征。
二是“后天改造”。这一模型认为，形成南极-艾特肯盆地的巨型撞击事件引发的后期强烈火山活动，可以影响并改造相对较浅的月幔区域，相当于做了一次“大抽血”——大量岩浆（熔体）被抽取出来并喷发到表面或侵入到月壳中。被抽走岩浆后剩下的月幔物质，其“不相容”元素几乎被榨干了，变得极度“贫瘠”，形成了现在的超亏损状态。
研究团队认为，如果该模型成立，表明月球背面南极-艾特肯盆地形成时的巨型撞击事件不仅重新塑造了月球的表面形态，还深刻影响了月球内部的物质组成，这为理解太阳系内其他类地天体的早期壳-幔分异演化提供了新的思路。
无论嫦娥六号玄武岩源区是月球最初形成的“先天状态”还是后期巨型撞击作用的“改造结果”，南极-艾特肯盆地下方发现的这种“超亏损”月幔，都是人类首次直接获取月球背面深部物质特性的关键证据，这为我们了解月球早期内部如何分层、冷却和演化提供了独一无二的信息。
参考来源
南方网《广州地化所成果入选2025年度“中国科学十大进展”》
https://news.southcn.com/node_54a44f01a2/a918deb5bd.shtml?share_random_flag=0.83784
中科院地质地球所《“嫦娥六号样品首次揭示月背演化历史和巨型撞击效应”入选2025年度“中国科学十大进展”》
https://mp.weixin.qq.com/s/HSacnPB-nxAybW1TVeFSAA
科普中国《月球内部“异常贫瘠”？嫦娥六号月岩有望揭示谜底》
https://mp.weixin.qq.com/s/P9HW_3ei9gC6i7aX9u3LLg
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