2024年11月15日,中国科学家采用嫦娥六号采回的月球背面样品做出的首批两项独立研究成果,同时刊登在《自然》与《科学》。两项研究首次揭示月球背面约28亿年前仍存在年轻的岩浆活动,这一年龄填补了月球玄武岩样品在该时期的记录空白。
2024年6月25日,我国嫦娥六号月球探测器在人类历史上首次携带1935.3克月球背面样品返回地球,这些样品采集于月球背面的南极—艾特肯盆地。
在发表于《自然》的研究中,中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员李献华和研究员李秋立,与来自中国科学院国家天文台的研究团队根据5克月壤中分选出大于300微米的108颗玄武岩岩屑定年研究的结果,揭示嫦娥六号着陆点28(28.07±0.03)亿年前存在火山活动,且岩浆来自亏损克里普物质的源区;其中一颗高铝玄武岩岩屑揭示42亿年前存在来自富集克里普物质源区的火山活动。
综合来看,月球背面火山活动至少持续了14亿年,且月幔源区经历了从克里普物质富集到亏损的转变。此外,同位素定年结果与撞击坑统计定年结果基本一致,指示了月球正面和背面遭受陨石撞击的概率相当。
在发表于《科学》的研究中,中国科学院院士、中国科学院广州地球化学研究所研究员徐义刚和高级工程师张乐领衔的团队对玄武岩屑中微小含锆矿物以及斜长石和晚期填隙物开展了同位素分析,标定嫦娥六号低钛玄武岩形成于距今28.3亿年的火山喷发,并指示其具有一个十分亏损不相容元素的月幔源区。这样的月幔源区难以发生显著规模的熔融及相应的玄武岩火山活动,并最终导致了南极—艾特肯盆地内缺乏大规模的月海玄武岩。
传统观点认为,月球背面的月壳较厚,抑制了月海玄武岩喷发,导致月球正面和背面的月海分布不对称。但这不能解释为什么月壳很薄的南极—艾特肯盆地也匮乏大规模的月海玄武岩。此次研究表明,月海玄武岩的分布除受月壳厚度影响外,月幔源区的物质组成也是重要的控制因素。■