7月初，世界首份月球镁环矿物学“检测报告”在山东大学发布。这项成果基于我国嫦娥六号任务返回的月壤样品，揭示了月球背面南极-艾肯（SPA）盆地中富镁辉石环（即“镁环”）区域的真实成分，填补了人类对月球背面SPA盆地深部岩石类型及成因认知的空白。上述成果刊登在《自然》旗下《通讯·地球与环境》上。
嫦娥六号月壤的演化过程示意图。受访者供图
为月球深部物质做“X光扫描”
该文第一作者、山东大学空间科学研究院行星科学团队成员曹海军博士向记者表示，此次通过嫦娥六号实地采样与实验室分析，科研人员首次获得了这一区域的“地面真值数据”，如同为月球做了一次“深度X光扫描”，让我们首次得以了解月球背面内部某些未知区域的成分，揭示月球背面月壤的最新秘密。
长久以来，月球背面被认为是充满神秘色彩的地方，对月球背面的观测曾一直依赖遥感技术，缺乏实物依据。山东大学空间科学研究院行星科学团队利用拉曼光谱技术分析了我国嫦娥六号返回的月壤样品，成功获得了SPA盆地富镁辉石环的世界首份矿物学“月面真值”。
所谓“月面真值”，是指通过对实际采样的月壤进行实验室观测，获取的高精度、可信的矿物组成数据，相当于一份月球地质的“检测报告”。而“富镁辉石环”就是指这个地方的岩石里含有大量的低钙辉石，这是一种富镁、低钙的矿物。
SPA盆地是月球上最大、最深和最古老的撞击盆地，同时也是太阳系类地行星上最大的陨石坑，占整个月球表面的近八分之一。曹海军表示，形成SPA盆地的大撞击事件可能挖穿月壳并暴露出月幔等深部物质，因此SPA盆地在研究月球早期热演化、撞击过程和壳幔组成方面具有重大科学价值。
新研究刻画月背月壤演化历程
上述成果的通讯作者山东大学教授凌宗成表示，通过对嫦娥六号月壤进行矿物学统计分析，他们识别出16种矿物，主要以斜长石、辉石为主，富含外来物质，但橄榄石和钛铁矿含量显著低于来自月球正面的月壤样品。
据了解，嫦娥六号月壤中大约31%到40%的物质，主要来自月球SPA盆地一个富镁辉石的Chaffee S撞击坑。简单来说，上述撞击坑就像是一个巨大的“弹坑”，它释放的物质被月球的重力吸引并落到附近的区域并与当地土壤混合，形成了这些月壤成分。
科研人员发现，SPA盆地镁环物质主要为斜长石（63%-67%）和低钙辉石（25%-27%）组成的亚铁苏长岩。这一富镁辉石环的成分与SPA盆地撞击熔融席形成的初始深成岩相比，斜长石含量明显偏高。这一特征表明，在SPA盆地的撞击事件后期，约有61%-63%的月壳物质被重新混入到初始苏长岩中，经过撞击后的“重塑”过程，最终形成了SPA盆地内环状结构的亚铁苏长岩地质单元。
基于样品的光谱学与矿物学特征，科研人员首次构建了嫦娥六号着陆区月壤的撞击混合演化模型，将月壤的形成历程划分为五个阶段：
第一阶段为约28亿年前玄武岩单元的喷发与冷却，奠定了月壤母岩基础；第二阶段，远端大型撞击将富含镁的苏长岩碎屑溅射至着陆区；第三阶段，着陆区经历多次次生撞击，导致溅射物进一步粉碎；第四阶段，小型撞击事件持续发生，不仅补充了粗粒物质，还诱发低温冲击变质作用，使月壤逐渐细粒化；第五阶段，在长期太空风化作用下，月壤最终形成了丰富的细粒颗粒、胶结玻璃与金属铁成分。
凌宗成说，这项发现有助于我们理解月球的历史和演化过程，尤其是它如何从年轻时的高温状态逐渐冷却，经历太阳系早期巨型撞击、后续系列火山喷发以及晚期月壤太空风化等地质过程，最终形成今天的模样。
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