本報記者 樊 巍

嫦娥六號月壤樣品（圖源：中核集團）

《環(huán)球時報》記者近日從中核集團獲悉，中核集團核工業(yè)北京地質(zhì)研究院、北京大學、山東大學科研團隊，在對所獲得的300毫克珍貴的嫦娥六號月背月壤樣品進行研究后發(fā)現(xiàn)，月球背面月幔比月球正面的更“冷”，這一發(fā)現(xiàn)將進一步深化人類對月球“二分性”現(xiàn)象的認識，為月球正面與月球背面的月幔溫度差異提供了巖石學與地球化學等科學依據(jù)，為月球演化和“二分性”特征研究提供了關(guān)鍵科學數(shù)據(jù)。相關(guān)研究成果已于近日刊發(fā)于國際頂級學術(shù)期刊《自然·地球科學》官網(wǎng)。

“二分性”是最為關(guān)鍵的月球科學問題之一

月球正面和背面的差異性被稱為“二分性”現(xiàn)象，這一現(xiàn)象被科學界認為可能與月球的形成和演化歷史密切相關(guān)，被列為探索月球奧秘的幾個最為關(guān)鍵的科學問題之一，全球各國相關(guān)領(lǐng)域的科學家對此現(xiàn)象都非常感興趣。

“此前的研究發(fā)現(xiàn)，月球正面和背面在地形地貌、元素分布和巖石特征等方面均存在巨大差異?！敝泻思瘓F核工業(yè)北京地質(zhì)研究院青年科研工作者何升在接受《環(huán)球時報》記者采訪時介紹稱，例如月球正面相對平坦開闊，背面則布滿溝壑、峽谷和懸崖，地形起伏也更大；月球正面有著較多的月海，這是由早期火山活動形成的平坦的玄武巖區(qū)域，占據(jù)了月球正面30%以上，而月球背面只有約1%-2%的月海；月球正面相對富含放射性元素，而背面相對虧損等。

嫦娥六號月球樣品玄武巖中單斜輝石、斜長石（圖源：中核集團）

嫦娥六號“土特產(chǎn)”為研究提供契機

“嫦娥六號從月球背面成功取樣返回，讓我們有機會從實際樣品出發(fā)研究月球背面和正面的差異性?！焙紊M一步介紹稱，月球就像一本記錄太陽系歷史的書籍，而月幔是這本書中的“核心章節(jié)”。月幔位于月殼之下，是月球體積最大的組成部分，月球古老的火山活動是由月幔物質(zhì)上涌形成的。因此，月幔等月球內(nèi)部特征對于月球演化研究至關(guān)重要。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，此前科學界對于月球的正面和背面月幔溫度差異的研究，缺少實際樣品支撐，而嫦娥六號任務(wù)所獲得的月背月壤樣品則為該項研究提供了契機。

“在研究中，研究團隊利用可‘偵探’的多種手段，對我國嫦娥六號從月球背面帶回的玄武巖樣品進行了精細分析?！焙紊M一步介紹稱，嫦娥六號所獲得的月背月壤樣本的化學成分如同一個“黑匣子”，記錄了月球形成時的深部溫度壓力等信息。科研團隊通過對月壤玄武巖樣品中典型單斜輝石、斜長石等礦物的成分分析，運用“單斜輝石單礦物溫壓計”“單斜輝石-熔體平衡溫壓計”“斜長石-熔體平衡溫壓計”三種不同的溫壓計來計算單斜輝石、斜長石結(jié)晶溫度與壓力。

為確保研究結(jié)果的科學性，團隊還通過巖石學模型模擬了嫦娥六號玄武巖結(jié)晶過程。以上四種獨立方法得出了一致結(jié)果：嫦娥六號玄武巖樣品的結(jié)晶溫度約為1100攝氏度，比來自月球正面的嫦娥五號等樣品低約100攝氏度。

核與航天跨行業(yè)跨專業(yè)聯(lián)動新成果

“這項研究的難點主要集中在我們所獲得的珍貴月背月壤樣品非常少，且樣品非常細碎?！敝泻思瘓F核工業(yè)北京地質(zhì)研究院青年科研工作者李婷在接受《環(huán)球時報》記者采訪時介紹稱，與此前所獲得的嫦娥五號月壤樣品不同的是，這次所獲得的嫦娥六號月壤樣品來自月球最大、最深的南極-艾特肯盆地內(nèi)部，這個采集點經(jīng)歷許多次隕石撞擊，所獲得的月壤樣品非常細小，因為靜電作用，這些樣品集聚在一起，增加了制靶的難度。

“當我們意識到這次所獲得的嫦娥六號月壤樣品與嫦娥五號月壤樣品有很大不同之后，團隊只能采用‘連軸轉(zhuǎn)’的形式，加班加點去制備樣品，最終在幾天的時間里把嫦娥六號月壤樣品加工成符合要求的可用于測試的靶件?！崩铈梅Q。

據(jù)《環(huán)球時報》記者了解，在研究過程中，科研團隊還通過玄武巖全巖成分重建原始巖漿化學組成，計算月幔潛能溫度，發(fā)現(xiàn)月球背面月幔潛能溫度約為1400攝氏度，低于月球正面（約1500攝氏度）。

科研團隊還利用月球遙感數(shù)據(jù)在更大區(qū)域尺度上進行驗證分析，他們選取了月球正面和背面的月海玄武巖區(qū)域，通過衛(wèi)星遙感獲取的表面巖石化學成分計算，結(jié)果顯示月球背面月幔潛能溫度低于正面約70攝氏度，與樣品分析結(jié)論相近，這進一步增強了研究成果的可信度。

“過去，科學家主要基于遙感、地球物理探測等手段研究月球正面和背面的差異性?！焙紊硎荆隙鹆柅@得的月背月壤樣品，是人類首次從月球背面采集的樣品，從而讓科研工作者有機會從實際樣品的角度來研究月球“二分性”，這為月球正背面的月幔溫度的差異性研究提供了更進一步的科學數(shù)據(jù)。

據(jù)專家介紹，此次發(fā)現(xiàn)也是中核集團科研團隊繼2022年在月壤研究中發(fā)現(xiàn)新礦物“嫦娥石”后，核與航天跨行業(yè)、跨專業(yè)聯(lián)動取得的新成果。中核集團核工業(yè)北京地質(zhì)研究院等在月壤分析研究領(lǐng)域取得一系列重要成果，也體現(xiàn)了中核集團在地球及行星科學研究方面的技術(shù)實力，核與航天的浪漫攜手也必將不斷取得新突破。