月球是地球唯一的天然卫星，其地质演化记录了太阳系早期的重要线索。但长期以来，科学界对月球正面与背面存在的显著地质差异——“月球二分性”——仍缺乏充分解释。近日，中国科学院地质与地球物理研究所田恒次研究员团队基于嫦娥六号月球样品的分析，在该问题上取得新进展。研究团队对嫦娥六号采集的月球背面玄武岩样品开展了毫克级高精度钾同位素测量。结果显示，与美国阿波罗任务在月球正面获取的样品相比，嫦娥六号玄武岩中钾-41与钾-39的比值明显偏高。为厘清此异常信号的来源，研究人员系统排除宇宙射线照射、岩浆分异等因素的影响，最终将其指向月球早期的一次重大撞击事件。 南极-艾特肯盆地是月球最大、最古老的撞击盆地之一，形成于约40亿年前。该次撞击规模巨大、能量强烈，可能改变了月球深部物质的化学组成。在撞击瞬间形成的高温高压条件下，月幔中的挥发性元素，尤其是钾等较轻元素发生显著分馏：较轻的钾-39更易逃逸，较重的钾-41相对富集，使残余物质的钾同位素比值升高。这一过程不仅改写了月幔的化学特征，也意味着月幔中等挥发性元素可能经历了明显丢失。 研究继续指出，大型撞击对月球长期演化具有持续影响。挥发性元素的减少会改变月球内部热结构与物质性质，从而削弱月球背面后期的火山活动能力。相比之下，月球正面未经历同等级别的撞击改造，保留了更多挥发性元素，因此在演化后期仍具更强的火山活动表现。这为解释月球正背面地质演化的不对称性提供了关键机制。 该成果已于2024年1月13日发表在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》上。随着嫦娥六号月球背面样品的持续研究，其独特的地质背景与科学价值正为揭示月球演化过程提供新的证据链。
从月球背面带回的一粒月壤，正在推动人们重新审视月球早期的演化轨迹。钾同位素的信号提示，巨型撞击不仅塑造了深邃的撞击盆地，也可能在月幔中留下“挥发分缺失”的化学印记，进而影响后续火山活动与正背面分化。随着更多样品获取与测量精度提升，人类对月球演化的认识正从“发现差异”走向“解释差异”，并更加深对太阳系早期剧烈事件如何塑造行星体的理解。