中国科学家通过对嫦娥六号采回的月球背面月壤样品研究，确定了月球最古老、最大的撞击遗迹——南极 – 艾特肯盆地（SPA盆地）形成于42.5亿年前，介绍了SPA盆地的重要意义、此前对其形成时间的推测方法以及研究团队的具体研究过程和成果。
在3月21日，科学界迎来一则重大消息。中国科学家借助嫦娥六号从月球背面采集回来的月壤样品，开展深入研究后取得了一项关键突破。他们确定了月球最古老且规模最大的撞击遗迹——南极 – 艾特肯盆地（SPA盆地）形成于42.5亿年前。这一发现为太阳系早期大型撞击历史提供了至关重要的初始锚点，对于人类理解月球乃至整个太阳系的早期演化进程，具有不可估量的重大科学意义。相关研究成果已经刊登在了学术期刊《国家科学评论》上。
嫦娥六号带回的苏长岩记录了42.5亿年前发生在月球南极 – 艾特肯的大型撞击事件。
月球，作为地球唯一的天然卫星，其表面布满了大小各异的陨石撞击坑，这些撞击坑宛如太阳系撞击历史的“活化石”。其中，直径约达2500公里的巨型撞击坑——SPA盆地，堪称月球最为古老的撞击疤痕，它见证了月球幼年时期遭受的巨大“创伤”。SPA盆地的形成时间，不仅是月球演化历史的关键节点，也是撞击历史的起始锚点。它还能够作为校准太阳系撞击史的黄金参照，为火星、水星等行星的撞击坑建立统一年龄标尺，无疑是太阳系留给人类的珍贵“宇宙时钟”。所以，精确限定SPA盆地的形成时间，长期以来一直是国际深空探测领域的首要科学目标之一，但同时也是月球科学研究领域中一个悬而未决的最大谜团。
目前，科学家们主要采用两种方法来推测SPA盆地的形成时间。一种是通过撞击陨石坑统计法，不过这种方法得出的年龄范围跨度较大，从42.6亿年至超过43.3亿年不等。另一种是通过对月球陨石样品以及采自月球正面的阿波罗样品进行研究，结果发现43.5 – 43.3亿年发生过一次全月球的热事件，科学家推测这可能是SPA大型撞击事件所导致的。然而，令人遗憾的是，人类此前从未获得过来自月球背面SPA盆地“第一现场”的样品实证。
此前，中国的嫦娥六号任务圆满成功，带回了采自月球背面SPA盆地内部的月壤样品，这为人类确定该盆地的形成时间提供了前所未有的宝贵机遇。不过，嫦娥六号着陆器所在的位置是SPA盆地内部阿波罗盆地的月海玄武岩区。这一区域在SPA大型撞击之后，又经历了多次撞击以及28亿年的玄武岩喷发覆盖，这就使得嫦娥六号带回的月壤中蕴含着不同时期的物质碎片。遥感光谱数据和撞击溅射模拟结果显示，SPA盆地和阿波罗盆地内部的非月海物质主体均为苏长质岩石，嫦娥六号月壤样品有可能捕获来自阿波罗盆地、SPA盆地以及周边区域其他撞击坑的溅射物，而这些非月海物质或许蕴含着月球早期的撞击密码。因此，如何精准破译代表SPA盆地的撞击密码，就成为了限定该盆地形成时间的首要挑战。
面对这一挑战，中国科学院地质与地球物理研究所的陈意研究员带领研究团队展开了艰苦的研究工作。他们从仅有的5克月壤中，精心分选出1600余颗直径大于200微米的岩屑。接着，基于细致的岩石学分类，又从中挑选出20颗具有代表性的苏长质岩屑颗粒，开展了全面的岩石学、地球化学和年代学研究工作。
经过深入研究，团队有了重要发现。尽管这些苏长质岩屑在全岩成分和矿物组成上与月球正面阿波罗样品中的苏长岩一致，但在矿物的主、微量元素成分上却存在明显区别。极低的挥发性元素含量、较高的Ni/Co比值和熔融残留矿物等特征，均表明这些苏长质岩屑属于撞击熔岩，是一类新型的月球苏长岩，团队将其命名为南极 – 艾特肯苏长岩（SPANs）。团队进一步通过对岩屑中微小（1 – 5微米）含锆矿物开展铅同位素定年分析，识别出42.5亿年和38.7亿年两期撞击事件。其中，42.5亿年的苏长岩呈现出不同的矿物粒度和结构，并且矿物的主、微量元素从粗粒到细粒呈现出明显的演化趋势，这表明它们来自同一撞击岩浆池不同层位分离结晶的产物。
为了探寻这一古老撞击成因苏长岩的源区，团队基于447GB的遥感数据，对SPA盆地内部及周边地区进行了大范围的岩性填图和溯源工作。最终发现，42.5亿年的苏长岩来自SPA盆地内环的成分异常区。综合以上各项证据，团队最终确定SPA盆地形成于42.5亿年前。
这一研究成果意义非凡。它证明了在太阳系形成之后约3.2亿年，一次大型撞击事件造就了月球最大的撞击遗迹——SPA盆地，为月球撞击坑统计定年法提供了来自月背的初始锚点。基于月球正面样品校正的撞击曲线计算SPA盆地模式年龄与同位素定年结果基本一致，这表明月球早期正面和背面的撞击通量大致相当。此外，该项工作还确认了43.5 – 43.3亿年的全月热事件与SPA大型撞击并无关联，为重塑月球早期一级演化序列提供了重要的参考基点和科学依据。
本文围绕中国科学家通过嫦娥六号月壤样品研究确定月球SPA盆地形成于42.5亿年前这一成果展开。先介绍了SPA盆地的重要意义和此前推测其形成时间的方法及困境，接着详细阐述了研究团队的研究过程和发现，最后说明了该成果对太阳系和月球演化研究的重要意义。
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