在月球背面的南極 - 艾特肯盆地，一塊看似普通的月壤樣本正改寫(xiě)人類(lèi)對(duì)月球演化的認(rèn)知。2024 年 6 月，嫦娥六號(hào)探測(cè)器從這片古老盆地帶回的 1935.3 克樣品中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了月背火山活動(dòng)持續(xù)至 28 億年前的證據(jù)。這一成果不僅填補(bǔ)了月球地質(zhì)年代學(xué)的空白，更揭示了月球內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)的奧秘。

長(zhǎng)期以來(lái)，月球正面的火山活動(dòng)歷史已通過(guò)阿波羅和嫦娥五號(hào)任務(wù)得到詳盡研究，其巖漿活動(dòng)從 40 億年前延續(xù)至 20 億年前，甚至在 1.2 億年前仍有小規(guī)模噴發(fā)。但月球背面由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且缺乏直接樣本，其火山活動(dòng)的時(shí)間線始終模糊不清。嫦娥六號(hào)首次在月背采樣，為破解這一謎題提供了關(guān)鍵鑰匙。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)電子探針與離子探針技術(shù)，對(duì) 108 顆玄武巖巖屑進(jìn)行高精度定年。結(jié)果顯示，其中 107 顆巖屑形成于 28.07±0.03 億年前，這一時(shí)期恰好是月球火山活動(dòng)統(tǒng)計(jì)定年曲線的空白區(qū)間。更令人意外的是，其中一顆高鋁玄武巖巖屑的年齡定格在 42 億年前，表明月背火山活動(dòng)至少持續(xù)了 14 億年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出此前預(yù)期。

月背玄武巖的成分分析揭示了獨(dú)特的地質(zhì)背景。與月球正面富含鐵鈦的玄武巖不同，嫦娥六號(hào)樣品呈現(xiàn)低鈦低鋁特征，且 Sr-Nd-Pb 同位素顯示其源區(qū)極度虧損克里普物質(zhì)（富含鉀、稀土和磷的特殊物質(zhì)）。這種虧損狀態(tài)意味著月背巖漿可能形成于更深層的地幔，或是經(jīng)歷了更復(fù)雜的物質(zhì)分異過(guò)程。尤為重要的是，42 億年前的高鋁玄武巖與 28 億年前的低鈦玄武巖，分別對(duì)應(yīng)富集與虧損的月幔源區(qū)。這種源區(qū)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，暗示月球背面在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中經(jīng)歷了劇烈的物質(zhì)再分配，可能與南極 - 艾特肯盆地的撞擊事件密切相關(guān)。該盆地作為太陽(yáng)系最古老的撞擊構(gòu)造，其形成過(guò)程可能將深部物質(zhì)翻涌至月表，改變了后續(xù)巖漿活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

嫦娥六號(hào)任務(wù)的成功離不開(kāi)一系列技術(shù)創(chuàng)新。探測(cè)器首次實(shí)現(xiàn)月背智能快速采樣，在 30 分鐘內(nèi)完成表取與鉆取，獲取的樣品覆蓋了不同地質(zhì)單元。返回地球后，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)微區(qū)原位分析技術(shù)，在 5 克月壤中精準(zhǔn)分離出 300 微米以上的巖屑，為年代學(xué)研究提供了關(guān)鍵材料。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)月球演化理論提出了新挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為月背厚月殼抑制了火山活動(dòng)，但南極 - 艾特肯盆地的薄月殼區(qū)域同樣缺乏大規(guī)模玄武巖。嫦娥六號(hào)數(shù)據(jù)表明，月幔源區(qū)的物質(zhì)組成可能比月殼厚度更具決定性作用。這一結(jié)論為解釋月球二分性（正反面地質(zhì)差異）提供了新視角，也為研究類(lèi)地行星的演化提供了重要參考。

月背火山活動(dòng)的研究不僅關(guān)乎月球本身。28 億年前的巖漿活動(dòng)與地球太古宙晚期的環(huán)境劇變存在時(shí)間關(guān)聯(lián)，當(dāng)時(shí)地球正經(jīng)歷大氧化事件與板塊構(gòu)造啟動(dòng)。科學(xué)家推測(cè)，月球的巖漿活動(dòng)可能受到地球潮汐力與太陽(yáng)系撞擊環(huán)境的雙重影響，這種跨天體的演化聯(lián)系為理解行星系統(tǒng)的協(xié)同演化提供了天然實(shí)驗(yàn)室。嫦娥六號(hào)帶回的樣品還將用于研究月表水冰的形成機(jī)制、太陽(yáng)風(fēng)與月壤的相互作用等前沿課題。隨著后續(xù)嫦娥七號(hào)、八號(hào)任務(wù)的推進(jìn)，月球南極將成為國(guó)際科研站的核心區(qū)域，這些月背樣本或?qū)⒊蔀榻忾_(kāi)太陽(yáng)系起源之謎的關(guān)鍵拼圖。

當(dāng)我們凝視嫦娥六號(hào)帶回的月壤，看到的不僅是巖石顆粒，更是跨越 28 億年的時(shí)光碎片。這些來(lái)自宇宙深處的樣本，正以科學(xué)的語(yǔ)言講述著月球的前世今生，也為人類(lèi)探索宇宙奧秘寫(xiě)下新的篇章。

來(lái)源: 桂粵科普