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南極-艾特肯盆地撞擊事件示意圖。（中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所供圖）

月球正面與背面的演化差異，是長期懸而未決的科學(xué)謎題。

我國科研人員通過對嫦娥六號月球背面樣品的高精度鉀同位素分析，首次揭示南極-艾特肯盆地撞擊事件導(dǎo)致了月幔中的中等揮發(fā)性元素丟失，為理解大型撞擊對月球演化的影響及揭示月球“二分性”成因提供了重要依據(jù)。

“高精度同位素分析就像‘地質(zhì)偵探’，能通過捕捉同位素比值的微小變化，還原撞擊事件留下的痕跡?！敝袊茖W(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員田恒次介紹，鉀、鋅、鎵這類中等揮發(fā)性元素，在撞擊產(chǎn)生的高溫環(huán)境下容易揮發(fā)、分餾，其同位素組成就像“身份指紋”，能靈敏記錄撞擊時的溫度、能量及物質(zhì)來源信息。

自月球形成以來，小行星撞擊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，仍有待探究。2024年，嫦娥六號任務(wù)成功從月球最大撞擊盆地南極-艾特肯盆地采回樣品，為解開這一疑問提供了關(guān)鍵物證。

田恒次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，嫦娥六號玄武巖的鉀同位素比值與來自月球正面的樣品不同，證實了撞擊事件對月幔的改變。

在撞擊產(chǎn)生的瞬時高溫高壓過程中，較輕的同位素往往優(yōu)先逃逸，而這類揮發(fā)性元素的丟失很可能會抑制月球背面深部巖漿的形成和火山活動，為理解月球正背面不對稱的地質(zhì)演化提供了新線索。

相關(guān)成果已于北京時間1月13日凌晨發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》。