示意圖展示了SPA盆地形成事件如何塑造月球地殼和地幔結(jié)構(gòu)，并最終導(dǎo)致撞擊過(guò)程中揮發(fā)分的丟失。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所供圖

人民網(wǎng)北京1月13日電 （記者趙竹青）記者從中國(guó)科學(xué)院獲悉，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所田恒次研究員團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)嫦娥六號(hào)采集的月球背面樣品的高精度鉀同位素分析，首次揭示南極-艾特肯盆地撞擊事件導(dǎo)致月幔中等揮發(fā)性元素丟失，為理解大型撞擊對(duì)月球演化的影響，以及揭示月球二分性的成因提供了重要依據(jù)。1月13日，相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》。

自月球形成以來(lái)，小行星撞擊是其最主要的外動(dòng)力地質(zhì)過(guò)程，塑造了遍布月表的撞擊坑與盆地，并顯著改變了月表的形貌與化學(xué)組成。然而，月球早期的大型撞擊事件是否及如何影響月球深部，仍然不清楚。嫦娥六號(hào)任務(wù)采集了月球最大的撞擊盆地——南極-艾特肯盆地的樣品，為研究南極-艾特肯大型撞擊事件及其效應(yīng)提供了關(guān)鍵樣品。高精度同位素分析能夠通過(guò)測(cè)量同位素比值的微小變化，精準(zhǔn)捕捉撞擊事件留下的信息。其中，中等揮發(fā)性元素（如鉀、鋅、鎵等）的同位素體系具有特殊的研究?jī)r(jià)值——這些元素在撞擊產(chǎn)生的高溫條件下易發(fā)生揮發(fā)與分餾，其同位素組成能夠靈敏記錄撞擊過(guò)程中的溫度、能量及物質(zhì)來(lái)源信息，是揭示撞擊規(guī)模、熱歷史及其對(duì)月殼和月幔物質(zhì)改造的關(guān)鍵“同位素指紋”。

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)毫克級(jí)嫦娥六號(hào)玄武巖單顆粒進(jìn)行了高精度鉀同位素分析。結(jié)果顯示，與來(lái)自月球正面的阿波羅樣品相比，嫦娥六號(hào)玄武巖具有更高的鉀-41/鉀-39比值。為追溯這一異常信號(hào)的根源，研究團(tuán)隊(duì)逐一檢查了宇宙射線照射、巖漿過(guò)程等多種可能因素，證實(shí)撞擊事件改變了月幔的鉀同位素組成，造成鉀的虧損與同位素升高。在撞擊產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓過(guò)程中，較輕的同位素（如鉀-39）往往優(yōu)先逃逸，導(dǎo)致殘余物質(zhì)中同位素比值升高。揮發(fā)分的丟失很可能抑制了月球背面后期的火山活動(dòng)，從而為理解月球正背面不對(duì)稱的地質(zhì)演化歷史提供了關(guān)鍵線索。