嫦娥六号返回样品揭开月被神秘面纱 | 2024“中国科学十大进展”解读①

摘要：编者按日前，国家自然科学基金委员会发布了2024年度“中国科学十大进展”（简称“十大进展”）。为让读者深入了解过去一年我国基础研究领域最具代表性的成果，科普时报将陆续刊发由“十大进展”完成人撰写的解读文章。

编者按日前，国家自然科学基金委员会发布了2024年度“中国科学十大进展”（简称“十大进展”）。为让读者深入了解过去一年我国基础研究领域最具代表性的成果，科普时报将陆续刊发由“十大进展”完成人撰写的解读文章。

图为嫦娥六号返回样品中两种不同年代玄武岩的分析结果。（李秋立供图）

作为地球唯一的天然卫星，月球是地球最亲昵的伙伴，但它始终以同一面朝向地球，和地球只是“一面之交”。因此，在人类数千年的仰望中，月球的背面始终笼罩着神秘面纱。

1959年，苏联的“月球3号”探测器在掠过月球背面时拍摄了29帧图像，就这一瞬的回眸，使得人类第一次看见了月球的“后脑勺”。此后数十年，多国相继发射月球轨道探测器，对月球全球进行了细致的探测活动，绘制了全月图像，但对月球背面的认知依然还停留在“远观”的阶段。

月球的正面和背面宛如“阴阳两极”——正面遍布着暗黑色的月海玄武岩，好似黑色的“海洋”，而背面的月海玄武岩却极其匮乏，以古老的高地和大大小小的陨石撞击坑为主。

除此之外，月球的两面还在地形高度、月壳厚度和物质成分等方面存在显著差异，这种强烈的反差被称为月球的二分性。其成因一直困扰着科学界，成为现今月球科学最大的关键问题之一。直至2024年，嫦娥六号探测器顺利从月球背面带回1935.5克世界首份月背样品后，这一窘境才得以改善。

在月球样品实验室拍摄的月球样品。新华社记者金立旺摄

月球背面同样存在火山活动

嫦娥六号着陆区位于月球背面的南极—艾特肯盆地东北角的阿波罗撞击坑边缘。该盆地是月球上最大（直径约2500公里，相当于广州到北京的距离）、最深（渗透深度在120公里左右）且最古老的盆地。复杂的地质构造背景和潜在的岩石种类多样性使得南极—艾特肯盆地成为研究月球二分性的最佳实验场。

同位素定年分析可以确定样品形成于什么时代，就像人可以知道什么时候出生的一样，而同位素组成就如同人的基因一样，可以用于判别岩石是从哪里来的。中国科学院广州地球化学研究所团队（以下简称“我们团队”）针对性地升级改造了现有的同位素分析技术，对月球背面月海低钛玄武岩进行分析，低钛玄武岩岩浆来自于一个极度亏损钾（K）、稀土（REE）、磷（P）组分（简称KREEP，富含放射性生热元素，传统观点认为其能为月球持续的火山活动提供热源）的月幔源区。我们团队首次揭示了嫦娥六号着陆区的火山活动时间为28亿年，证实了月球背面和月球正面同样存在年轻的火山活动。

此外，中国科学院地质与地球物理研究所团队还发现一颗高铝玄武岩颗粒，它形成于42亿年前，证明月背至少存在了14亿年的火山活动历史。

以上认识极大地丰富了月球火山活动历史，为全面认识月球演化历史提供了关键科学证据。

科研人员在月球样品实验室展示嫦娥六号月球样品。新华社记者金立旺摄

“背靠背”集体攻关

嫦娥六号返回样品是在2024年8月24日上午10：30发放，到达中国科学院广州地球化学研究所已是19：00，相关工作马上开始展开。8月25日，我们团队完成样品前处理，8月26日进行图像学处理，锁定了定年矿物。拿到样品后一周内，完成了所有微区分析的数据采集工作。9月9日，向国家航天局探月中心提交了研究报告。

中国科学院地质与地球物理研究所团队和我们团队分别于9月7日和9月13日将研究成果投稿到了《自然》和《科学》杂志上。巧合的是，两篇研究论文均于11月15日在线发表。

嫦娥样品的科学研究作为嫦娥探月工程的延续，不仅肩负着国家月球样品科学研究的殷殷期望，更是承载着人类对探索未知世界的美好愿景。

中国科学院广州地球化学研究所和中国科学院地质与地球物理研究所，在同一时间领到了研究任务，采取“背靠背”的模式，各自独立开展相关研究。

最终在同样高效的情况下，获得了一致的可靠数据，这充分展示了中国科研工作者在原位微区定年、原位微区同位素示踪等方面的研究实力，并为后续更多的深空探测任务返回样品的研究打下了坚实基础。