大約42.5億年前，月球形成初期，一顆直徑約200公里的天體撞擊月球南極，形成了一個(gè)直徑約2500公里、深度達百公里的巖漿池，這就是現在月球背面的南極-艾特肯盆地，也是月球三大構造單元之一。

　　斗轉星移，隨著(zhù)巖漿池冷卻結晶，諸如橄欖石、輝石等重的礦物沉到底部，形成下月幔；長(cháng)石等輕的礦物則浮到頂部，形成月殼。這里形成了月球上特定的巖石——南極-艾特肯撞擊熔巖，被科學(xué)家命名為南極-艾特肯蘇長(cháng)巖。

　　撞擊導致下部的月幔發(fā)生熔體抽取、變得“非常貧瘠”“極度虧損不相容元素和水”。理論上說(shuō)，“極度虧損”這些物質(zhì)的月幔是不會(huì )再熔融的。但約28億年前，月球內部活力突然增強，觸發(fā)月幔產(chǎn)生熔融，從而引起了火山噴發(fā)?；鹕絿姲l(fā)的熔巖記錄下了這次月球內部活力增強的事件。

　　“這就是我們所說(shuō)的‘大撞擊理論’和‘巖漿洋理論’?！痹谥袊茖W(xué)院7月9日舉行的新聞發(fā)布會(huì )上，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員吳福元生動(dòng)描繪了月球演化進(jìn)程。當天，他還公布：我國科研團隊利用嫦娥六號采回的月球背面樣品取得的4項最新研究成果，以封面文章形式發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。

　　這4項研究分別揭示了月背巖漿活動(dòng)、月球古磁場(chǎng)、月幔水含量及月幔演化特征，首次為人類(lèi)揭開(kāi)了月球背面的演化歷史，取得多個(gè)“首創(chuàng )性”的關(guān)鍵進(jìn)展。

　　此前，科學(xué)界對于月背的認識主要基于遙感研究?！叭缃裎覈茖W(xué)家從嫦娥六號月球樣品中獲得的一系列重要發(fā)現，正不斷顛覆和刷新人類(lèi)對月球的認知?！敝袊茖W(xué)院院士王赤說(shuō)。

　　“嫦娥”發(fā)射升空前，科研計劃已“上線(xiàn)”

　　長(cháng)期以來(lái)，人類(lèi)都對難以企及的“月之暗面”充滿(mǎn)著(zhù)好奇，科學(xué)家們也在不懈探索月球“二分性”之謎。

　　與地球類(lèi)似，月球自?xún)认蛲夥謩e由月核、月幔與月殼構成。但月球的正面和背面差異巨大：正面相對平坦，有廣闊的玄武巖平原；背面則高地遍布，月海稀少……月球“二分性”就是指其正面和背面在形貌、成分、月殼厚度、巖漿活動(dòng)等方面存在顯著(zhù)差異。

　　2024年6月，嫦娥六號成功攜帶1935.3克月背月球樣品返回地球，為人類(lèi)帶來(lái)了解碼月球演化歷史的“鑰匙”。美國科學(xué)院院士理查德·卡爾森評價(jià)：“嫦娥六號最令人印象深刻的是，它成功在先前被認為無(wú)法到達的月球著(zhù)陸點(diǎn)執行采樣返回任務(wù)。最關(guān)鍵的是，它從月球背面靠近南極-艾特肯盆地的區域帶回了樣本?！?/p>

　　此次成果研究論文第一作者、中國科學(xué)院國家天文臺副研究員周琴及其團隊，對嫦娥六號返回樣品的玄武巖屑進(jìn)行分析，包括觀(guān)察巖石結構、礦物成分和特殊的“化學(xué)指紋”(Sr-Nd同位素)分析。

　　結果發(fā)現，形成這些玄武巖的“初始原料”——月球內部的深處物質(zhì)，狀態(tài)極其“貧瘠”，科學(xué)上稱(chēng)為“超虧損”。周琴說(shuō)：“這些為我們了解月球早期內部如何分層、冷卻和演化提供了獨一無(wú)二的信息，是揭開(kāi)月球正背面巨大差異之謎的關(guān)鍵一步?！?/p>

　　中國科學(xué)院院士李獻華表示，系列成果首次系統揭示了南極-艾特肯大型撞擊效應，這是月球科學(xué)的一級科學(xué)問(wèn)題，也是未來(lái)研究的重要方向。

　　其實(shí)，早在嫦娥六號發(fā)射升空的一年前，各項科研計劃就已“上線(xiàn)”。

　　吳福元介紹，2023年5月，地質(zhì)與地球物理研究所在嫦娥五號樣品研究的基礎上，成立專(zhuān)門(mén)的工作組，每周開(kāi)展科學(xué)研討。

　　2024年5月3日嫦娥六號發(fā)射當日，地質(zhì)與地球物理研究所在文昌航天發(fā)射場(chǎng)就地成立了一支嫦娥六號“突擊隊”，由該所研究員楊蔚擔任隊長(cháng)。5月31日，地質(zhì)與地球物理研究所部署嫦娥六號樣品重點(diǎn)項目?！拔覀冊O置了四大研究課題，其中課題2是嫦娥六號樣品實(shí)驗分析，我們做了7個(gè)方面的詳細設計?！眳歉Ｔf(shuō)。

　　8月24日，該所李秋立、楊蔚、蔡書(shū)慧3位研究人員終于盼來(lái)了他們心心念念的嫦娥六號月球樣品?！澳繕嗣鞔_，緊張有序，方案周密，協(xié)同奮戰”，這是當天的嫦娥六號返回月球樣品研究項目啟動(dòng)會(huì )上，嫦娥六號“突擊隊”喊出的口號。

　　9月10日，各團隊就已完成玄武巖年代、巖石學(xué)、地球化學(xué)、含水量、磁學(xué)、稀有氣體等6篇研究論文的投稿。

　　在嫦娥六號任務(wù)中，國家天文臺承擔了從科學(xué)目標設計、著(zhù)陸點(diǎn)選址，到載荷指令上行、數據接收處理，再到樣品解封、制備、分析的全鏈條工作。中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所建立了以院士領(lǐng)銜、匯集全所三十幾位青年科研工作者的研究小組，制訂了從樣品前處理、圖像學(xué)工作到成分定年、微量元素分析、同位素分析的測試計劃，甚至具體到每人每天。

　　李林曦是地質(zhì)與地球物理研究所一名00后在讀博士生，同時(shí)也是月幔水含量論文的共同第一作者，回憶那段時(shí)光，他說(shuō)：“收到嫦娥六號月球樣品之后，各課題組的導師們立馬開(kāi)啟集中攻關(guān)，一起研究、一起寫(xiě)論文?！彼诘摹霸虑驌]發(fā)分”課題組，基本上是按照“三班倒”進(jìn)行實(shí)驗和論文修改工作。

　　令他最激動(dòng)的是，測試到可以證明月背內部“超干”特性的月球含水量數據，“當時(shí)就覺(jué)得幾天的夜沒(méi)有白熬”。

　　來(lái)自同一課題組的博士后何會(huì )存也認為：“這是因為前期大量的‘預演’、預實(shí)驗，把該踩的坑都踩過(guò)了，所以對研究結果有預期，也能在關(guān)鍵時(shí)刻快速有效地交出一份滿(mǎn)意答卷?！?/p>

　　從一顆“巖屑”中探知整個(gè)宇宙

　　發(fā)布會(huì )現場(chǎng)，中國探月工程一期首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士歐陽(yáng)自遠表示，長(cháng)期以來(lái)，“美蘇樣本”僅揭示了月球40億年前至30億年前的片段，“相當于我們只知道月球的青壯年期”，月球演化的歷史圖譜是一幅“殘卷”。

　　嫦娥五號從月球正面采回了迄今最“年輕”的、約20億歲的月球火山巖；嫦娥六號樣品最古老的玄武巖可追溯至42億年前，那時(shí)月球僅形成2億-3億年。從嫦娥五號到嫦娥六號的樣品研究，為月球演化歷史補上了關(guān)鍵幾筆。

　　中國科學(xué)家的研究成果率先解開(kāi)月球研究中“一老”“一新”兩大核心問(wèn)題?！翱梢哉f(shuō)開(kāi)創(chuàng )了月球研究的新時(shí)代，作出了重要貢獻。我也一直感受到你們工作的努力，謝謝你們！”歐陽(yáng)自遠動(dòng)情地說(shuō)。

　　從嫦娥五號到嫦娥六號，南京大學(xué)一批批青年學(xué)子來(lái)到地質(zhì)與地球物理研究所實(shí)習、工作，已在老一輩科學(xué)家的指導下發(fā)表論文29篇，逐步開(kāi)始“挑大梁”。

　　李林曦小時(shí)候很喜歡撿各種“小石頭”，本科就讀于南京大學(xué)巖石學(xué)專(zhuān)業(yè)。大三暑假，他來(lái)到地質(zhì)與地球物理研究所實(shí)習，參與了嫦娥五號的樣品研究工作。

　　他告訴中青報·中青網(wǎng)記者，“在嫦娥五號任務(wù)之前，我國探測器還未獲得地外樣品，我也在學(xué)習樣品分析的流程；而現在嫦娥六號樣品研究，大家在前期就劃分了明確的時(shí)間點(diǎn)、任務(wù)，集中協(xié)作攻關(guān)。包括我在內的很多同學(xué)，也能在自己的科研工作中獨當一面了?！?/p>

　　從一顆“巖屑”中探知整個(gè)宇宙，這也是“探月者”的工作。此次發(fā)布的4項最新研究成果中，地質(zhì)與地球物理研究所博士后張謙主要參與了嫦娥六號玄武巖樣品的高精度年代學(xué)分析工作?！跋鄬τ阪隙鹞逄栐氯乐饕刹蓸狱c(diǎn)‘本地’的玄武巖風(fēng)化破碎形成，嫦娥六號月壤具有更多的‘外來(lái)’物質(zhì)、明顯更加復雜。這對年代學(xué)研究提出了更高的要求，需要將每一顆微小的‘巖屑’當成獨立樣品看待，盡可能給每一顆‘巖屑’進(jìn)行定年?！?/p>

　　功夫不負有心人，張謙所在團隊對嫦娥六號月壤樣品中具有代表性的108顆玄武巖巖屑系統開(kāi)展了巖相學(xué)和年代學(xué)分析，發(fā)現其中107顆玄武巖巖屑形成于采樣點(diǎn)本地28億年前的火山噴發(fā)，此外還發(fā)現了一顆特殊的“高鋁”玄武巖巖屑，它的形成年齡為42億年前，是從月球背面其他玄武巖區域濺射而來(lái)。

　　此次發(fā)布研究成果中，參與月幔水含量研究的何會(huì )存，同樣參與了嫦娥五號的樣品分析工作，“嫦娥五號把遙不可及的‘月亮’帶到我們面前，給我機會(huì )近距離欣賞她；而嫦娥六號揭開(kāi)了‘月之暗面’的神秘面紗。這些研究都非常有趣，得到的研究成果令人振奮！”

　　按計劃，我國將在2026年前后發(fā)射嫦娥七號，對月球南極的環(huán)境和資源進(jìn)行勘測；2028年前后將發(fā)射嫦娥八號，驗證月球資源的就地利用技術(shù)，也為后續月球科研站建設奠定基礎。

　　何會(huì )存說(shuō)：“月壤的獲得是中國航天的壯舉，也給我們青年科研人員提供了舞臺和機會(huì )，我們趕上了好時(shí)候！‘我們的征途是星辰大?！谝徊讲阶呦颥F實(shí)?！?/p>

　　作者：中青報·中青網(wǎng)見(jiàn)習記者 李思 記者 樊未晨 來(lái)源：中國青年報