月球作为地球最近的天体，其演化历史中存在多个科学谜团。月球早期的大型撞击事件如何影响月球深部结构，月幔中等挥发性元素为何出现丢失现象，这些问题长期困扰着科学界。近日，中国科学院地质与地球物理研究所田恒次研究员团队通过对嫦娥六号月壤样品的深入分析，在这些基础科学问题上获得突破。有关研究成果已于北京时间1月13日在国际权威学术期刊《美国国家科学院院刊》发表。 研究团队对毫克级嫦娥六号玄武岩单颗粒进行了高精度钾同位素分析。分析结果显示，与美国阿波罗任务采集的月球正面样品相比，嫦娥六号样品中的钾-41与钾-39的比值明显偏高。该异常现象的发现，为更探究月球深部过程打开了新的窗口。 为准确判断这一同位素异常的成因，研究团队系统地排查了多种可能因素。宇宙射线照射、岩浆分异等过程都被逐一检验。经过严谨的科学论证，研究人员最终确认，月球南极-艾特肯盆地的撞击事件是导致钾同位素组成改变的根本原因。在撞击产生的瞬时高温高压环境中，质量较轻的钾-39同位素优先逃逸进入太空，而质量较重的钾-41相对保留，从而造成残余物质中同位素比值升高，同时反映出钾元素的总体亏损。 这一发现具有重要的科学意义。挥发性元素的丢失会直接影响月幔岩石的熔融特性，使背面岩石的熔点升高，从而抑制火山活动的发生。这为理解月球正背面地质演化的显著差异提供了关键线索。月球背面火山活动相对较弱，地形起伏更大，而正面则相对平坦且火山活动更频繁，这种"二分性"现象的成因一直是月球科学研究的重点。本项研究表明，早期的大型撞击事件不仅改变了月表形态，更深刻影响了月球内部的物质组成和热演化过程。 小行星撞击是月球自形成以来最主要的外动力地质过程。这些撞击事件在月表留下了数以万计的撞击坑和盆地，其中南极-艾特肯盆地是月球上最大的撞击盆地，直径超过2500公里。长期以来，科学界对月球早期大型撞击事件是否及如何影响月球深部结构缺乏直接证据。嫦娥六号任务成功采集到该盆地的月壤样品，为深入研究大型撞击的深层效应提供了宝贵的实物资料。 这项研究的完成，充分反映了我国月球探测任务的科学价值。嫦娥六号在月球背面采集的样品具有独特的科学意义，其样品特征与月球正面存在明显差异，为比较研究月球不同区域的地质演化过程提供了重要基础。通过高精度的同位素分析技术，科研人员能够从微观层面揭示月球宏观地质现象的深层原因。
月球岩石记录着太阳系早期的剧烈事件；嫦娥六号样品揭示的同位素异常，将远古撞击与月幔挥发性元素丢失联系起来，使"撞击改造深部"的假说获得实证。深入研究这些样品，不仅能解答月球之谜，更为理解行星形成与演化提供了重要参考。