10月6日，在中華民族傳統(tǒng)佳節(jié)中秋節(jié)之際，國家航天局和國家原子能機構(gòu)聯(lián)合發(fā)布嫦娥六號月球背面樣品研究最新成果。我國科學(xué)家首次基于嫦娥六號月球背面樣品（月壤）研究發(fā)現(xiàn)，月球背面月幔相比月球正面更“冷”，這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步深化了人類對月球“二分性”現(xiàn)象的認(rèn)識，為月球正面與月球背面的月幔溫度差異提供了巖石學(xué)與地球化學(xué)等科學(xué)依據(jù)，為月球演化和“二分性”特征研究提供了關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)。

該研究成果由中核集團(tuán)核工業(yè)北京地質(zhì)研究院、北京大學(xué)、山東大學(xué)共同合作完成，已刊發(fā)于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·地球科學(xué)》。

月球就像一本記錄太陽系歷史的書籍，而月幔是這本書中的“核心章節(jié)”。月幔位于月殼之下，是月球體積最大的組成部分，月球古老的火山活動正是由月幔物質(zhì)上涌形成的。因此，月幔等月球內(nèi)部特征對于月球演化研究至關(guān)重要。

嫦娥六號月壤樣品

我國科學(xué)家利用多種手段對嫦娥六號從月球背面帶回的玄武巖樣品進(jìn)行了精細(xì)分析。這些樣本的化學(xué)成分如同一個“黑匣子”，記錄了其形成時的深部溫度壓力等信息?？茖W(xué)家通過對月壤玄武巖樣品中典型單斜輝石、斜長石等礦物的成分分析，運用“單斜輝石單礦物溫壓計”“單斜輝石—熔體平衡溫壓計”“斜長石—熔體平衡溫度計”三種不同的溫壓計來計算單斜輝石、斜長石結(jié)晶溫度與壓力。為確保研究結(jié)果的科學(xué)性，團(tuán)隊還通過巖石學(xué)模型模擬了嫦娥六號玄武巖結(jié)晶過程。以上四種獨立方法得出了一致結(jié)果：嫦娥六號玄武巖樣品的結(jié)晶溫度約為1100℃，比來自月球正面的嫦娥五號等樣品低約100℃。

嫦娥六號月球樣品玄武巖中單斜輝石、斜長石

研究團(tuán)隊還通過玄武巖全巖成分重建原始巖漿化學(xué)組成，計算月幔潛能溫度，發(fā)現(xiàn)月球背面月幔潛能溫度（約1400℃）低于月球正面（約1500℃）。科研團(tuán)隊還利用月球遙感數(shù)據(jù)在更大區(qū)域尺度上進(jìn)行驗證分析，他們選取了月球正面和背面的月海玄武巖區(qū)域，通過衛(wèi)星遙感獲取的表面巖石化學(xué)成分計算，表明月球背面月幔潛能溫度低于正面約70℃，與樣品分析結(jié)論相近，進(jìn)一步增強了研究成果的可信度。

此次研究發(fā)現(xiàn)月球背面月幔相比月球正面更“冷”，進(jìn)一步深化了人類對月球“二分性”現(xiàn)象的認(rèn)識。此前研究發(fā)現(xiàn)，月球正面和背面在地形地貌、元素分布和地質(zhì)單元特征等方面均存在巨大差異。如，正面相對平坦開闊，背面布滿溝壑、峽谷和懸崖，地形起伏也更大，形成類似“盾牌”的復(fù)雜地形；月球正面有著較多的月海，這是由早期火山活動形成的平坦的玄武巖區(qū)域，占據(jù)了月球正面30%以上，而月球背面只有約1%—2%的月海；月球正面富含放射性元素,而背面相對虧損等?？茖W(xué)家們將月球正面和背面的差異性稱為“二分性”現(xiàn)象，并將其列為探索月球奧秘的幾個最為關(guān)鍵的科學(xué)問題之一，并認(rèn)為這可能與月球的形成與演化歷史密切相關(guān)。