填補(bǔ)月背研究歷史空白！嫦娥六號挖回的月背土壤成分揭秘

記者從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，9月17日，中國科學(xué)院國家天文臺李春來、中國探月與航天工程中心胡浩、北京控制工程研究所楊孟飛領(lǐng)導(dǎo)的聯(lián)合研究團(tuán)隊在《國家科學(xué)評論》（National Science Review， NSR）上發(fā)表嫦娥六號返回樣品的首篇研究論文，闡述了返回樣品的物理、礦物和地球化學(xué)特征。

月壤與巖屑特性

論文中指出了嫦娥六號返回樣品具有較低密度，表明其結(jié)構(gòu)較為松散，孔隙率較高。顆粒分析顯示，月壤的粒徑呈現(xiàn)雙峰式分布，暗示樣品可能經(jīng)歷了不同物源的混合作用。與嫦娥五號樣品相比，此次樣品中斜長石含量明顯增加，而橄欖石含量顯著減少，表明該區(qū)域的月壤明顯受到了非玄武質(zhì)物質(zhì)的影響。

此外，嫦娥六號采集的巖屑碎片主要由玄武巖、角礫巖、粘結(jié)巖、淺色巖石和玻璃質(zhì)物質(zhì)組成。其中，玄武巖碎片占總量的30％～40％，其礦物以輝石、斜長石和鈦鐵礦為主，橄欖石含量極低。角礫巖和粘結(jié)巖由玄武巖碎屑、玻璃珠、玻璃碎片以及少量的斜長巖和蘇長巖等淺色巖石碎屑物質(zhì)構(gòu)成，進(jìn)一步揭示了樣品來源的復(fù)雜性。

△嫦娥六號返回樣品的典型圖像。（a）從嫦娥六號鏟取樣品中挑選出的部分大于1毫米的巖屑顆粒。（b－e）不同結(jié)構(gòu)特征的玄武巖屑，（f－g）角礫巖和（h）粘結(jié)巖的背散射圖像（BSE）。典型玄武巖（i和 j）、粘接巖（k）、淺色巖屑（l）和玻璃物質(zhì)（m和 n）顯微鏡照片。

礦物與地球化學(xué)特征

礦物學(xué)分析顯示，嫦娥六號月壤樣品的主要物相組成為斜長石（32．6％）、輝石（33．3％）和玻璃（29．4％），其中玻璃含量接近阿波羅樣品的下限。此外，樣品中還檢測到少量的斜方輝石，暗示了非玄武質(zhì)物質(zhì)的存在。

地球化學(xué)分析進(jìn)一步揭示，嫦娥六號樣品中的鋁氧化物（Al?O?）和鈣氧化物（CaO）含量較高，而鐵氧化物（FeO）含量相對較低，這與月海玄武巖和斜長巖混合物的特征一致。此外，樣品中的釷（Th）、鈾（U）和鉀（K）等微量元素含量顯著低于KREEP玄武巖，與位于月球正面風(fēng)暴洋克里普地體中的阿波羅任務(wù)和嫦娥五號任務(wù)的樣品表現(xiàn)出了巨大差異。

月球科學(xué)的新篇章

△嫦娥六號、嫦娥五號、美國Apollo計劃及蘇聯(lián)Luna計劃落點示意圖

據(jù)了解，人類在探索月球的浩瀚征途中，曾先后通過6次Apollo任務(wù)、3次Luna任務(wù)和1次嫦娥五號任務(wù)，從月球表面帶回380余公斤樣品。然而，所有這些樣品均來自月球正面。中國嫦娥六號任務(wù)首次完成人類從月球背面采樣的壯舉，帶回1935．3克珍貴樣品。這次采樣任務(wù)的著陸點位于月球背面南極－艾特肯（South Pole－Aitken，SPA）盆地。采樣點位于SPA盆地內(nèi)部阿波羅撞擊坑邊緣，該區(qū)域月殼極薄，有望揭露月球背面早期撞擊盆地的原始物質(zhì)。

嫦娥六號樣品不僅包括了記錄火山活動歷史的玄武巖，還混合了來自其他區(qū)域的非玄武質(zhì)物質(zhì)。這些樣品，如同月球遠(yuǎn)古時期的“信使”，為我們研究月球早期的撞擊歷史、月球背面火山活動以及月球內(nèi)部物質(zhì)組成提供了重要的第一手資料。

嫦娥六號帶回的月球背面樣品不僅填補(bǔ)了月球背面研究的歷史空白，更為我們研究月球早期演化、背面火山活動和撞擊歷史提供了直接證據(jù)，也為理解月球背面與正面地質(zhì)差異開辟了新的視角。隨著對這些珍貴樣品的深入研究，有望不斷加深對月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分及形成演化過程的理解，推動月球及行星科學(xué)的蓬勃發(fā)展。