2024年6月，中國嫦娥六號任務成功實現人類首次月球背面采樣，從南極-艾特肯盆地內月海區域帶回珍貴的月球背面樣本，這為研究月球背面的深部月幔物質“打開了一扇前所未有的窗口”。

　　研究團隊對嫦娥六號采回樣品中28億年前的玄武巖屑進行詳細和深入研究，包括觀察巖石結構、礦物成分和特殊的同位素“化學指紋”分析。結果發現，形成這些玄武巖的“初始原料”即月球內部的深部物質(稱為月幔源區)，其狀態極其“貧瘠”，專業上稱為“超虧損”，這意味著它非常缺乏那些容易熔融、隨巖漿上涌的元素(即不相容元素)。

　　兩種模型

　　為了解釋這種極端的“超虧損”特性是如何形成的，研究團隊提出“先天貧瘠”和“后天改造”兩種可能的模型。

　　“先天貧瘠”模型認為，在月球形成初期，整個月球是一個巨大的巖漿海洋。這個巖漿海洋在冷卻結晶時，重的礦物(如橄欖石、輝石)沉到底部，形成下月幔；輕的礦物(如長石)浮到頂部形成月殼。在這個過程中，不容易進入早期結晶礦物的元素被帶走了(不相容元素)，留下深部的殘余物質本身就非常“貧瘠”(虧損不相容元素)。這些深部的殘余物質，只需要小比例的部分熔融(1%-1.5%)和較高的分離結晶作用(66%-75%)，就可以形成嫦娥六號玄武巖漿。

　　“后天改造”模型認為，月球背面經歷了巨大的南極-艾特肯盆地撞擊事件，后期強烈的火山活動影響并改造了相對淺部的月幔區域，相當于做了一次“大抽血”——大量巖漿(熔體)被抽取出來并噴發到表面或侵入到月球地殼中。被抽走巖漿后剩下的月幔物質，其不相容元素幾乎被榨干，變得極度“貧瘠”，形成“超虧損”狀態。這種被改造過的月幔，只需要經過更小比例的部分熔融(0.7%-1.0%)和更低程度的分離結晶作用(低于40%)，就可以形成嫦娥六號玄武巖漿。

　　關鍵一步

　　研究團隊表示，如果“先天貧瘠”模型成立，意味著嫦娥六號玄武巖可能就來自這種深部、未受后期事件顯著擾動的、由巖漿洋直接結晶形成的“超虧損”月幔。這種“超虧損”狀態是月球形成初期就“天生”的。月球正背面深部的月幔物質，在最初的巖漿洋形成時可能是相似的、對稱的。人們目前看到的月球正背面的顯著差異，可能只是后期月質作用改造結果的“表面現象”。

　　如果“后天改造”模型成立，表明南極-艾特肯盆地形成時的巨型撞擊事件，不僅重新塑造了月球的表面形態，還深刻影響月球內部的物質組成，造成揮發性元素丟失以及同位素分餾。這為理解太陽系內其他類地天體的早期殼-幔分異演化提供了新的思路——巨型撞擊作用不僅僅能重新塑造其表面形貌，也可能時行星內部物質演化的重要推手。

　　他們強調，無論嫦娥六號玄武巖源區是月球最初形成的“先天狀態”，還是后期巨型撞擊作用的“改造結果”，其南極-艾特肯盆地下方發現的這種“超虧損”月幔，都是人類首次直接獲取月球背面深部物質特性的關鍵證據，為人們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，從而成為揭開月球正背面巨大差異之謎的關鍵一步。(完)