月背是怎樣形成演化的？月背的南極-艾特肯盆地經歷過什么？月球的正面和背面差距有多大？

2024年6月，嫦娥六號實現世界首次月球背面采樣返回，帶回1935.3克樣品。2025年7月9日，中國科學院發布嫦娥六號月球樣品最新研究成果，四項重磅研究以封面文章形式發表于國際學術期刊《自然》，首次系統揭示南極-艾特肯大型撞擊的效應，讓人們得以了解月球背面的演化歷史，進一步揭開月球背面的神秘面紗。

月球科研重要方向！首次揭示南極-艾特肯大型撞擊效應

月球是離我們最近的星體，人類從未停止過對月球的探索。由于引力和位置關系，月球永遠只有一面正對著地球，另一面到底什么樣，仍有大量未解之謎。

在中國實施嫦娥六號任務之前，人類所有月球采樣任務獲得的樣品均來自月球正面，科學界對于月球背面的認識主要基于遙感研究。

“嫦娥六號樣品的系列成果，首次系統揭示了南極-艾特肯大型撞擊效應。”中國科學院院士李獻華告訴記者，月球背面最重要的地質單元就是南極-艾特肯盆地，其形成時的撞擊能量大約相當于原子彈爆炸的萬億倍。這種大型撞擊到底對月球演化會造成怎樣的影響，是未來月球科學研究的重要方向。

月球南極-艾特肯盆地是月球上最古老、最大的撞擊遺跡，由小天體撞擊月球背面產生。直到20世紀90年代中期，人類才真正確定了月球南極-艾特肯盆地的形態、大小和內部起伏情況。但由于沒有樣品，人們對它的了解十分有限。

中國科學院副院長何宏平介紹，接收嫦娥六號月球樣品后，中國科學院發揮體系化建制化優勢，全力組織科研攻關，搶占空間科學領域科技制高點，科研人員協同奮進，產出了一系列高水平研究成果。

月球背面影像圖。（中國科學院供圖）

多個“首創性”關鍵進展！為月球的形成演化提供新認識

此次嫦娥六號樣品發布的四項研究，分別揭示了月背巖漿活動、月球古磁場、月幔水含量、月幔演化特征，首次為人類揭開了月球背面的演化歷史。

“從工程角度看，我國首次從月球背面采回樣品，這本身就創造了歷史；從研究看，我們關于月球南極-艾特肯盆地的研究，也創造了多個首次。”中國科學院院士吳福元說。

通過對嫦娥六號樣品的分析，研究人員首次發現了月球上一種新類型的巖石——月球南極-艾特肯盆地撞擊熔巖，并據此確定了月球南極-艾特肯盆地形成時間為42.5億年前。

吳福元表示，這種巖石是在形成月球南極-艾特肯盆地的撞擊事件中出現的，可以為月球的形成演化提供新的認識，具有非常重要的學術價值。

此外，科學家們通過嫦娥六號樣品首次揭示月背約42億年前和28億年前存在火山活動，此類活動至少持續了14億年；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”……

這是2024年9月24日在月球樣品實驗室拍攝的月球樣品。新華社記者 金立旺 攝

“超虧損月幔”！有望破解月球“二分性”之謎

月球正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面存在顯著差異，其“二分性”的形成機制是月球科學研究中亟待解決的關鍵問題。

通過對嫦娥六號樣品開展的一系列巖石成因研究，科研人員提出嫦娥六號玄武巖源自一個極其貧瘠的月幔區域，稱之為“超虧損月幔”。“超虧損月幔”缺乏那些容易在熔體中富集的“不相容”元素，如：鉀、磷、稀土元素等。

“‘超虧損月幔’的形成有可能是最初巖漿洋分異結晶后形成、未受后期事件擾動的。但考慮到著陸區的特殊性，我們還提出了另一種可能。”中國科學院國家天文臺研究員李春來說，形成南極-艾特肯盆地的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”。

根據這一解釋，大量巖漿（熔體）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物質，“不相容”元素幾乎被榨干了，變得極度“貧瘠”，便形成了我們現在看到的“超虧損”狀態。

“這一過程不僅會導致嫦娥六號月幔源區‘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。”李春來說，進一步厘清月球正面和背面物質組成的差異，將為破解月球“二分性”之謎提供難得機遇。