大型撞击如何塑造月球？嫦娥六号月壤再获新成果
示意图展示了SPA盆地形成事件如何塑造月球地壳和地幔结构，并最终导致撞击过程中挥发分的丢失。中国科学院地质与地球物理研究所供图
人民网北京1月13日电 (记者赵竹青)记者从中国科学院获悉，中国科学院地质与地球物理研究所田恒次研究员团队通过对嫦娥六号采集的月球背面样品的高精度钾同位素分析，首次揭示南极-艾特肯盆地撞击事件导致月幔中等挥发性元素丢失，为理解大型撞击对月球演化的影响，以及揭示月球二分性的成因提供了重要依据。1月13日，相关研究成果发表于国际学术期刊《美国国家科学院院刊》。
自月球形成以来，小行星撞击是其最主要的外动力地质过程，塑造了遍布月表的撞击坑与盆地，并显著改变了月表的形貌与化学组成。然而，月球早期的大型撞击事件是否及如何影响月球深部，仍然不清楚。嫦娥六号任务采集了月球最大的撞击盆地——南极-艾特肯盆地的样品，为研究南极-艾特肯大型撞击事件及其效应提供了关键样品。高精度同位素分析能够通过测量同位素比值的微小变化，精准捕捉撞击事件留下的信息。其中，中等挥发性元素(如钾、锌、镓等)的同位素体系具有特殊的研究价值——这些元素在撞击产生的高温条件下易发生挥发与分馏，其同位素组成能够灵敏记录撞击过程中的温度、能量及物质来源信息，是揭示撞击规模、热历史及其对月壳和月幔物质改造的关键“同位素指纹”。
研究团队对毫克级嫦娥六号玄武岩单颗粒进行了高精度钾同位素分析。结果显示，与来自月球正面的阿波罗样品相比，嫦娥六号玄武岩具有更高的钾-41/钾-39比值。为追溯这一异常信号的根源，研究团队逐一检查了宇宙射线照射、岩浆过程等多种可能因素，证实撞击事件改变了月幔的钾同位素组成，造成钾的亏损与同位素升高。在撞击产生的瞬时高温高压过程中，较轻的同位素(如钾-39)往往优先逃逸，导致残余物质中同位素比值升高。挥发分的丢失很可能抑制了月球背面后期的火山活动，从而为理解月球正背面不对称的地质演化历史提供了关键线索。