2024年6月25日，嫦娥六号任务成功完成人类首次月背采样返回，获取月壤1935.3克，为人类探索月球起源和演化等重大科学问题提供了关键样品。

　　基于阿波罗（Apollo）任务、月球（Luna）任务及嫦娥五号返回样品的研究，科学家建立了月球岩浆洋（LMO）模型：在月球形成初期，巨大的能量导致了全月尺度的熔融，从而形成了广泛的岩浆洋。随着岩浆洋的冷却，其中的矿物发生结晶分异，致密矿物下沉形成月幔，轻质矿物上浮构成月壳，残余熔体富集不相容元素（钾、稀土、磷）形成壳幔间的克里普物质（KREEP）层。

　　在嫦娥六号任务实施前，采集的样品均来自于月球正面，导致现有月球演化模型存在局限性。遥感观测发现月表具有二分性特征，如月球正面与背面在重力场、地形地貌及物质组成上均呈现显著差异，特别是富含KREEP的物质仅暴露于正面风暴洋（PKT）地块，暗示月幔中KREEP分布可能具有区域性，由此引出关键科学问题：是否具有全月尺度的月球岩浆洋？月球正面和背面为什么不对称？

 

         嫦娥六号采样点（41.6385°S，153.9852°W）位于月球背面南极-艾肯盆地（SPA）内的阿波罗盆地的内-外环之间，该区域月壳较薄，并存在大量玄武岩，特殊的地质构造和环境为研究上述科学问题提供了关键样品（图1A）。由中国地质调查局中国地质科学院地质研究所离子探针中心和行星科学研究中心（天都-地质所深空探测联合实验室）、澳大利亚科廷大学、山东大学和山东省地质科学研究院组成的研究团队，通过岩石学、矿物学、地球化学和同位素年代学方法，系统研究了嫦娥六号样品CE6C0100中的玄武岩岩屑，厘定了玄武岩的年龄，揭示了玄武岩的源区特征，并探讨了月球岩浆洋规模、月球正面与背面差异演化的形成机制。

　　研究团队在2克嫦娥六号月壤样品中挑选出33颗粒径>500 μm的玄武岩碎屑，将嫦娥六号玄武岩分为斑状、似辉绿-嵌晶和富残留熔体的3种典型结构（图1），发现月球背面和正面玄武岩化学性质相似，并将其归类为低钛-低钾类型玄武岩。采用高灵敏度、高分辨率二次离子质谱仪（SHRIMP II）系统地测定了玄武岩碎屑中的磷酸盐、锆矿物（斜锆石/钛锆钍矿）及钾长石的铀-铅同位素组成，获得一致年龄，并限定了嫦娥六号玄武岩形成年龄为28.23 ± 0.06亿年，为月球背面晚期火山活动提供关键年代学证据。

　　

       团队根据演化模型与年龄数据，计算得出嫦娥六号玄武岩源区的μ值（238U/204Pb）较高，为480 ± 56。基于前期研究和混合模型计算，判断嫦娥六号KREEP物质的加入量约为3-4%，表明月球背面应存在KREEP层，验证了存在全月尺度LMO的观点。同时，研究发现嫦娥六号与月球正面低钛玄武岩的Pb同位素演化趋势不同，指示月球的不同区域（PKT、SPA等）在LMO结晶后演化存在差异，盆地尺度的撞击事件改造了月幔的物理化学性质。

　　上述研究成果验证了月球岩浆洋假说，揭示形成月球背面南极-艾肯盆地的撞击事件改造了该区域的月幔，并为后期玄武质岩浆活动提供了条件。

 

                                                        

 

　　本研究是国家航天局开展有组织月球样品科学研究的首次实践。样品CE6C0100由国家航天局批准，中国科学院国家天文台制备。研究由国家重点研发计划项目（2022YFF0704900）和国家自然科学基金（42241107和42241158）联合资助，成果于2025年2月28日在国际学术期刊《Science》在线发表。

　　车晓超*, 龙涛*, A. Nemchin, 谢士稳, 乔乐, 李增胜, 班依依, 范润龙, 杨淳, 刘敦一, 2025. Isotopic and compositional constraints on the source of basalt collected from the lunar far side. Science. https://doi.org/10.1126/science.adt3332