嫦娥六號月壤樣品研究大突破:月球最古老撞擊遺跡42.5億年前形成

撰文:陳進安
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周五(21日),中國科學家在嫦娥六號任務中成功採回的月球背面月壤樣品研究中取得重要突破,確定南極-艾特肯盆地(SPA盆地)形成於42.5億年前,這一發現為太陽系早期大型撞擊歷史提供了關鍵參考,並對理解月球及太陽系的早期演化具有重大科學意義。相關成果已發表在《國家科學評論》期刊上。

作為地球唯一的天然衛星,月球表面覆蓋著各種隕石撞擊坑,記錄了太陽系的撞擊歷史。其中,直徑約2500公里的SPA盆地是月球最古老的撞擊特徵,記錄了月球早期遭受的巨大撞擊。確定SPA盆地的形成時間不僅是月球演化歷史的關鍵,也為校準太陽系的撞擊史提供了重要依據,成為國際深空探測領域的主要科學目標之一。

目前,學界對SPA盆地形成時間的推測主要有兩種方法:一是根據隕石坑統計法得出的年齡範圍為42.6億年至43.3億年;二是透過月球隕石樣品以及阿波羅任務樣品的研究,發現約43.5至43.3億年之間發生過全月球的熱事件,推測為SPA大型撞擊事件。然而,直到目前,科學家尚未獲得來自月球背面SPA盆地的現場樣品。

去年6月2日在北京航天飛行控制中心屏幕上拍攝的嫦娥六號著陸器和上升器組合體著陸月背的模擬動畫畫面。(新華社)

嫦娥六號任務成功返回的月壤樣品,為確定SPA盆地形成時間提供了新的機會,但樣品來自於SPA盆地內部的阿波羅盆地,這一地區在SPA撞擊之後經歷了多次撞擊及28億年的玄武岩噴發,導致樣品中蘊含了不同時期的物質。遙感數據顯示,SPA盆地的非月海物質主要為蘇長質巖石,嫦娥六號的樣品可能捕獲了來自周邊撞擊坑的物質,這些資料有助於解讀SPA盆地的撞擊歷史。

研究團隊由中國科學院地質與地球物理研究所的陳意研究員領導,從5克月壤中分選出1600餘顆直徑超過200微米的岩屑,並選取20顆具有代表性的蘇長質岩屑進行研究。結果顯示,這些岩屑在成分上與月球正面阿波羅樣品一致,但在元素組成上存在顯著差異,指示它們可能是撞擊熔岩,團隊將其命名為南極-艾特肯蘇長岩(SPANs)。

進一步的鉛同位素定年分析識別出了42.5億年和38.7億年兩個撞擊事件,其中42.5億年的岩屑顯示出不同的礦物粒度和結構,表明它們來自同一撞擊巖漿池的不同層位。團隊還基於447GB的遙感數據,對SPA盆地進行了詳細的地質填圖,發現42.5億年的蘇長岩來自SPA盆地內環的成分異常區。

綜合上述證據,研究最終確定SPA盆地形成於42.5億年前,這一成果顯示,在太陽系形成約3.2億年後,發生了一次大型撞擊事件,形成了月球最大的撞擊遺跡。這項工作不僅為月球撞擊坑的年齡提供了新的參考,還確認了43.5至43.3億年的全月熱事件與SPA大型撞擊無關,為重塑月球早期演化序列提供了重要依據。