7月9日，中國科學院召開新聞發布會，發布嫦娥六號月球樣品系列研究成果。其中，4項成果當天以封面文章的形式發表于《自然》雜志，分別揭示了月背巖漿活動、月球古磁場、月幔水含量及月幔演化特征，首次為人類揭開了月球背面的演化歷史。
會上，中國科學院院士、中國科學院地質與地球物理研究所研究員吳福元表示，這一系列研究成果被《自然》選為封面，既說明研究工作揭示了月球南極—艾特肯盆地的演化歷史，也說明嫦娥六號樣品的返回和研究創造了月球探測的歷史。
取得多個“首創性”的關鍵進展
嫦娥五號樣品實現我國首次地外天體采樣，嫦娥六號樣品實現人類首次月球背面采樣，都是舉世矚目的成就。嫦娥五號著陸在月球正面的年輕火山活動區，填補了月球晚期演化研究的空白。過去阿波羅計劃只采集了30億年之前的樣品，而對于月球30億年以來的演化歷史并不清楚，嫦娥五號樣品發現20億年前的火山活動，將月球火山活動歷史延長了10億年。
而嫦娥六號著陸在月球背面的南極—艾特肯盆地，填補了月球背面演化研究的空白。月球背面最引人注目的地貌當屬南極—艾特肯盆地。該盆地是月球三大構造單元之一，在上世紀70年代美國阿波羅計劃期間被命名，到90年代中期，人類才真正確定了該盆地的形態、大小和內部起伏情況。
然而，由于沒有樣品，人們對南極—艾特肯盆地的了解十分有限，只能根據地形等有限資料對其進行研究，從南極—艾特肯盆地返回樣品一直是國際上月球探測與研究的首要科學目標，但由于它位于月球背面，難度極大。
“因此，從工程角度看，我國首次從月球背面返回樣品，本身就創造了歷史。從研究看，我們關于月球南極—艾特肯盆地的研究，取得了多個‘首創性’的關鍵進展。”吳福元說。
比如，首次揭示月背在約42億年前和28億年前存在兩期不同的玄武質火山活動，表明月球背面可以維持持久的火山活力;首次獲得月背古磁場信息，發現月球磁場強度可能在28億年前發生過反彈，指示月球發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，發現其顯著低于正面月幔，指示月球內部水分布也存在二分性;首次發現月球背面玄武巖來自異常“貧瘠”的月幔區域，這表明原始月幔本身就很貧瘠，或大撞擊事件把月幔中的熔融物質“抽走”了，揭示大型撞擊事件可能對月球深部圈層演化產生巨大影響。
提出關于超虧損月幔的兩種解釋
與地球不一樣，月球具有“二分性”，其正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面存在顯著差異，但月球“二分性”的形成機制仍然懸而未決，是月球科學研究中亟待解決的關鍵問題。
“目前提到的月球二分性，都只是基于月球的表面現象的觀察結果，比如正背面的地形差異、月海玄武巖的分布不均一等。”中國科學院國家天文臺研究員李春來說，我們利用嫦娥六號返回的月球背面28億年前的玄武巖開展了一系列巖石成因的研究工作，提出玄武巖源自一個極其貧瘠的月幔區域，稱之為超虧損月幔。
“虧損指的是，缺乏容易在巖漿熔體中富集的不相容元素，如鉀、磷、稀土元素等。”李春來解釋說，對于這一超虧損月幔源區的形成原因，他們提出了兩種可能性的解釋。
一種解釋是嫦娥六號玄武巖來自月球早期深部、未受擾動的超虧損月幔，該月幔形成于最初的巖漿洋分異結晶過程。這種情況暗示，在月球早期巖漿洋結晶過程中，月球正面和背面的月幔源區是對稱的，目前月球的“表面”二分性可能是后期月質作用改造的“結果表象”。
“當然這只是一種可能性，考慮到著陸區的特殊性，我們還提出了另一種可能性。”李春來說，月球背面的南極—艾特肯盆地巨型撞擊事件引發的后期強烈火山活動可以影響并改造相對較淺的月幔區域，相當于做了一次“大抽血”——大量巖漿被抽取出來并噴發到表面或侵入到地殼中，被抽走巖漿后剩下的月幔變得極度“貧瘠”，形成了超虧損狀態。這一過程不僅會導致嫦娥六號月幔源區的不相容元素的虧損，還會造成揮發性元素丟失以及同位素分餾等。
李春來表示，這些發現為人類了解月球早期內部如何分層、冷卻和演化提供了獨一無二的信息，是揭開月球正背面巨大差異之謎的關鍵一步。
(科技日報北京7月9日電)
責任編輯：陸迪
