記者從中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所獲悉，該研究所科研團隊通過對嫦娥六號采集的月球背面樣品的高精度鉀同位素分析，首次揭示了南極-艾特肯盆地撞擊事件導(dǎo)致月幔中等揮發(fā)性元素丟失，為理解大型撞擊對月球演化的影響，以及揭示月球二分性的成因提供了重要依據(jù)。相關(guān)研究成果北京時間1月13日在國際學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》在線發(fā)表。

自月球形成以來，小行星撞擊是其最主要的外動力地質(zhì)過程，塑造了遍布月表的撞擊坑與盆地，并顯著改變了月表的形貌與化學(xué)組成。然而，月球早期的大型撞擊事件是否及如何影響月球深部，仍然不清楚。嫦娥六號任務(wù)采集了月球最大的撞擊盆地——南極-艾特肯盆地的樣品，為研究南極-艾特肯大型撞擊事件及其效應(yīng)提供了關(guān)鍵樣品。高精度同位素分析能夠通過測量同位素比值的微小變化，精準捕捉撞擊事件留下的信息。其中，中等揮發(fā)性元素（如鉀、鋅、鎵等）的同位素體系具有特殊的研究價值——這些元素在撞擊產(chǎn)生的高溫條件下易發(fā)生揮發(fā)與分餾，其同位素組成能夠靈敏記錄撞擊過程中的溫度、能量及物質(zhì)來源信息，是揭示撞擊規(guī)模、熱歷史及其對月殼和月幔物質(zhì)改造的關(guān)鍵“同位素指紋”。

研究團隊對毫克級嫦娥六號玄武巖單顆粒進行了高精度鉀同位素分析。結(jié)果顯示，與來自月球正面的阿波羅樣品相比，嫦娥六號玄武巖具有更高的鉀-41、鉀-39比值。為追溯這一異常信號的根源，研究團隊逐一檢查了宇宙射線照射、巖漿過程等多種可能因素，證實撞擊事件改變了月幔的鉀同位素組成，造成鉀的虧損與同位素升高。在撞擊產(chǎn)生的瞬時高溫高壓過程中，較輕的同位素（如鉀-39）往往優(yōu)先逃逸，導(dǎo)致殘余物質(zhì)中同位素比值升高，揮發(fā)分的丟失很可能抑制了月球背面后期的火山活動，從而為理解月球正背面不對稱的地質(zhì)演化歷史提供了關(guān)鍵線索。