月球背面28億年前仍有年輕巖漿活動

昨天傍晚，中國科學家利用嫦娥六號采回的月球背面樣品做出的首批兩項獨立研究成果同時登上國際權威學術期刊《自然》和《科學》。這兩項研究首次揭示，大約28億年前，月球背面仍存在年輕的巖漿活動——這填補了月球玄武巖樣品在該時期的記錄空白。其中一項研究表明，月背巖漿活動早在42億年前就存在，而且至少持續了14億年。這為了解月球演化提供了關鍵科學證據。

國際科學界通過以往探月任務已認識到，月球正面最古老的月海火山活動可追溯至40億年前。2021年以來，中國科學家通過嫦娥五號返回的月壤樣本，證明月球正面在20億年前仍存在較大規模的巖漿活動，甚至在1.2億年前還存在小規模的火山活動。

月球背面的火山活動歷史會與正面一樣嗎？由于月球具有“二分性”，月球的正面與背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動等方面均存在顯著差異，但其形成機制仍然是個未解之謎。過去，科學家一般只能通過遙感手段對月球背面進行研究。今年6月25日，我國嫦娥六號月球探測器在人類歷史上首次攜帶1935.3克月球背面樣品返回地球，為人類認識月背帶來了難得的新機遇。這些樣品采集于月球背面的南極-艾特肯盆地，該盆地是月球上最大、最深且最古老的盆地。

月海玄武巖由月幔發生部分熔融產生的巖漿上升噴發至月表形成，是探索月球內部物質組成和熱演化的重要窗口。嫦娥六號返回樣品研究的首要任務就是確定玄武巖巖屑的年齡和巖漿源區性質。

在此次發表于《自然》的研究中，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李獻華和該所研究員李秋立，與來自中國科學院國家天文臺的研究團隊，從5克月壤中分選出大于300微米的108顆玄武巖巖屑進行定年研究。結果發現，嫦娥六號著陸點在約28億年前存在火山活動，且巖漿來自虧損克里普物質（富集鉀、稀土和磷等元素的物質）的源區；其中一顆高鋁玄武巖巖屑揭示，42億年前存在來自富集克里普物質源區的火山活動。

綜合來看，月球背面火山活動至少持續了14億年以上，且月幔源區經歷了從克里普物質富集到虧損的轉變。此外，同位素定年結果與撞擊坑統計定年結果基本一致，說明月球正面和背面遭受隕石撞擊的概率相當。

《自然》多位審稿人指出，這是一項令人興奮的研究。其中一位審稿人表示：“這是第一個來自嫦娥六號樣本的地質年代學研究，對月球和行星科學界具有重要意義，會引起廣泛關注。”

在發表于《科學》的研究中，中國科學院院士、中國科學院廣州地球化學研究所研究員徐義剛和該所高級工程師張樂領銜的團隊研究發現，嫦娥六號低鈦玄武巖形成于距今28.3億年前的火山噴發，并指示其具有一個十分虧損不相容元素的月幔源區。這樣的月幔源區難以發生顯著規模的熔融及相應的玄武巖火山活動，并最終導致了南極-艾特肯盆地內缺乏大規模的月海玄武巖。

傳統觀點認為，月球背面的月殼較厚，抑制了月海玄武巖噴發，導致月球正面和背面的月海分布不對稱。但這并不能解釋為什么月殼很薄的南極-艾特肯盆地也匱乏大規模的月海玄武巖。此次研究表明，月海玄武巖的分布除受月殼厚度影響外，月幔源區的物質組成也是重要的控制因素。

《科學》雜志審稿人認為，這些首次在月球背面采集的樣本，為認識整個月球的地質歷史提供了獨特視角，“研究結果新穎，將引起廣大讀者的興趣”。