2月28日，由國(guó)家航天局組織，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所離子探針中心牽頭組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)布嫦娥六號(hào)月球背面樣品最新研究成果。研究顯示，月球背面和正面樣品中玄武巖的成分相似，本次研究樣品中玄武巖的主體形成年齡為28.23億年，源區(qū)特征驗(yàn)證了月球巖漿洋模型，且表明形成南極-艾特肯盆地的撞擊作用可能對(duì)月球早期月幔進(jìn)行了改造。

圖1 A. 嫦娥六號(hào)著陸區(qū)，B. 嫦娥六號(hào)中的玄武巖巖屑，C. 嫦娥六號(hào)著陸器

相關(guān)論文在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。該成果為人類研究月球起源與演化等重大科學(xué)問題提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。

圖2 嫦娥六號(hào)玄武巖的礦物化學(xué). (A)輝石四邊形圖。(B) 輝石Fe/(Fe+Mg) VS Ti/(Ti+Cr)圖。(C)源區(qū)稀土元素豐度配分模式圖。

關(guān)于月球起源與演化，前期科學(xué)家基于對(duì)月球正面樣品研究，建立了月球巖漿洋模型。該模型提出，月球形成初期發(fā)生了全球性熔融，形成了大范圍的巖漿洋。隨著巖漿洋冷卻結(jié)晶，密度較低的礦物上浮形成月殼，密度較高的礦物下沉形成月幔，殘余熔體富集不相容元素，形成月殼和月幔間的克里普物質(zhì)層。

圖3 嫦娥六號(hào)玄武巖的形成年代 (A)磷酸鹽U-Pb諧和圖。(B) 鋯礦物和磷酸鹽的Pb-Pb等時(shí)線圖

本次研究中，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析嫦娥六號(hào)月球背面樣品，發(fā)現(xiàn)月球背面也存在克里普物質(zhì)層，且月球背面和正面樣品中玄武巖的成分相似，表明月球形成初期應(yīng)存在全月尺度的巖漿洋。此外，研究還發(fā)現(xiàn)月球背面和正面樣品玄武巖中鉛同位素的演化路徑不同，表明月球的不同區(qū)域在巖漿洋結(jié)晶后演化過(guò)程存在差異。月球表面盆地尺度的撞擊事件，尤其是南極-艾特肯盆地的撞擊，可能改造了月幔的物理化學(xué)性質(zhì)。

圖4 (A) 嫦娥六號(hào)斜長(zhǎng)石REE配分模式。(B) 磷灰石F-Cl-OH三角圖。

該研究成果是嫦娥六號(hào)月球樣品先期研究系列重大成果之一，是國(guó)家航天局開展有組織月球樣品科學(xué)研究的首次實(shí)踐。后續(xù)，國(guó)家航天局將繼續(xù)組織好月球樣品科學(xué)研究，與國(guó)際社會(huì)共享中國(guó)探月科學(xué)成果。

圖5 低鈦玄武巖的形成年齡與μ值的關(guān)系