3月21日，中國科學(xué)家通過(guò)嫦娥六號采回的月球背面月壤樣品研究，取得了又一項重大突破：確定月球最古老、最大的撞擊遺跡—南極-艾特肯盆地(SPA盆地)形成于42.5億年前，為太陽(yáng)系早期大型撞擊歷史提供了初始錨點(diǎn)，對理解月球乃至太陽(yáng)系早期演化具有重大科學(xué)意義，成果刊登在學(xué)術(shù)期刊《國家科學(xué)評論》。

　　月球作為地球唯一的天然衛星，表面遍布了大小不一的隕石撞擊坑，是太陽(yáng)系撞擊的歷史印記。其中，直徑約為2500公里的巨型撞擊坑SPA盆地，是月球最為古老的撞擊疤痕，記錄了月球幼年時(shí)期遭受的巨大“創(chuàng )傷”。SPA盆地的形成時(shí)間不僅是月球演化歷史的關(guān)鍵節點(diǎn)和撞擊歷史的起始錨點(diǎn)，還可作為校準太陽(yáng)系撞擊史的黃金參照，為火星、水星等行星撞擊坑建立統一年齡標尺，是太陽(yáng)系留給人類(lèi)珍貴的“宇宙時(shí)鐘”。因此，精確限定SPA盆地形成時(shí)間，是國際深空探測領(lǐng)域長(cháng)期以來(lái)的首要科學(xué)目標之一，但同時(shí)也是月球科學(xué)研究領(lǐng)域中的最大懸案之一。

　　目前，主要有兩種方法對SPA盆地形成時(shí)間進(jìn)行推測：

　　通過(guò)撞擊隕石坑統計法獲得的年齡范圍從42.6億年至>43.3億年不等；

　　通過(guò)月球隕石樣品和采自月球正面的阿波羅樣品的樣品研究，發(fā)現43.5-43.3億年發(fā)生過(guò)一次全月球的熱事件，推測為SPA大型撞擊事件。

　　然而，人類(lèi)從未獲得來(lái)自月球背面SPA盆地“第一現場(chǎng)”的樣品實(shí)證。

　　此前，中國嫦娥六號任務(wù)成功返回采自月球背面SPA盆地內部的月壤樣品，這是人類(lèi)最可能確定該盆地形成時(shí)間的一次機遇。然而，嫦娥六號著(zhù)陸器位于SPA盆地內部阿波羅盆地的月海玄武巖區，這一區域在SPA大型撞擊之后，還經(jīng)歷了多次撞擊和28億年的玄武巖噴發(fā)覆蓋，導致嫦娥六號月壤蘊含著(zhù)不同時(shí)期的物質(zhì)碎片。遙感光譜數據和撞擊濺射模擬結果顯示，SPA盆地和阿波羅盆地內部的非月海物質(zhì)主體均為蘇長(cháng)質(zhì)巖石，嫦娥六號月壤樣品有可能捕獲來(lái)自阿波羅盆地、SPA盆地以及周邊區域其他撞擊坑的濺射物，這些非月海物質(zhì)可能蘊含著(zhù)月球早期的撞擊密碼。如何精準破譯代表SPA盆地的撞擊密碼，成為限定該盆地形成時(shí)間的首要挑戰。

　　中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所陳意研究員帶領(lǐng)研究團隊從5克月壤中分選出1600余顆>200微米的巖屑，基于細致的巖石學(xué)分類(lèi)，從中挑選出20顆具有代表性的蘇長(cháng)質(zhì)巖屑顆粒，開(kāi)展巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)研究工作。

　　研究發(fā)現，盡管這些蘇長(cháng)質(zhì)巖屑在全巖成分和礦物組成上與月球正面阿波羅樣品中的蘇長(cháng)巖一致，但在礦物的主、微量元素成分上有明顯區別。極低的揮發(fā)性元素含量、較高的Ni/Co比值和熔融殘留礦物，均指示這些蘇長(cháng)質(zhì)巖屑為撞擊熔巖，是一類(lèi)新型的月球蘇長(cháng)巖，團隊將其命名為南極-艾特肯蘇長(cháng)巖(SPANs)。團隊進(jìn)一步通過(guò)巖屑中微小(1-5微米)含鋯礦物開(kāi)展鉛同位素定年分析，識別出42.5億年和38.7億年兩期撞擊事件。其中42.5億年蘇長(cháng)巖呈現不同的礦物粒度和結構，并且礦物的主、微量元素從粗粒到細粒呈現明顯演化趨勢，表明它們來(lái)自同一撞擊巖漿池不同層位分離結晶的產(chǎn)物。

　　為了追溯這一古老撞擊成因蘇長(cháng)巖的源區，團隊基于447GB的遙感數據，開(kāi)展了SPA盆地內部及周邊地區大范圍巖性填圖和溯源，發(fā)現42.5億年蘇長(cháng)巖來(lái)自SPA盆地內環(huán)的成分異常區。綜合以上證據，團隊最終限定SPA盆地形成于42.5億年前。

　　該項成果證明，在太陽(yáng)系形成之后約3.2億年，一次大型撞擊事件形成了月球最大的撞擊遺跡——SPA盆地，為月球撞擊坑統計定年法提供了來(lái)自月背的初始錨點(diǎn)?；谠虑蛘鏄悠沸Ｕ淖矒羟€(xiàn)計算SPA盆地模式年齡與同位素定年結果基本一致，表明月球早期正面和背面的撞擊通量大致相當。此外，該項工作確認43.5-43.3億年的全月熱事件與SPA大型撞擊無(wú)關(guān)，為重塑月球早期一級演化序列提供了參考基點(diǎn)和科學(xué)依據。

　　(總臺央視記者 帥俊全 任梅梅)