中国科学家通过嫦娥六号采回的月球背面月壤样品研究，取得重大突破，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。文中介绍了SPA盆地的重要意义、此前对其形成时间的推测方法及面临的难题，详细阐述了研究团队的研究过程和最终成果，该成果对理解月球乃至太阳系早期演化具有重大科学意义。
据央视新闻报道，在3月21日，科学界迎来一则振奋人心的消息：中国科学家依托嫦娥六号从月球背面采回的月壤样品开展深入研究，成功取得又一项重大突破。他们确定了月球上最古老且最大的撞击遗迹——南极 – 艾特肯盆地（SPA盆地）形成于42.5亿年前。这一成果如同在浩瀚的宇宙探索中树立起一座新的里程碑，为太阳系早期大型撞击历史提供了初始锚点，对于我们深入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。相关研究成果已正式刊登在学术期刊《国家科学评论》上。
△嫦娥六号苏长岩记录42.5亿年前月球南极 – 艾特肯大型撞击事件
月球，作为地球唯一的天然卫星，其表面星罗棋布地分布着大小各异的陨石撞击坑。这些撞击坑宛如一部部珍贵的史书，记录着太阳系漫长的撞击历史。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，它无声地诉说着月球在幼年时期所遭受的巨大“创伤”。SPA盆地的形成时间，不仅是月球演化历史的关键节点，更是撞击历史的起始锚点。它还如同一个精准的“宇宙时钟”，可作为校准太阳系撞击史的黄金参照，帮助我们为火星、水星等行星的撞击坑建立统一年龄标尺。因此，精确限定SPA盆地的形成时间，一直是国际深空探测领域长期以来首要的科学目标之一。然而，这也是月球科学研究领域中一个悬而未决的最大难题。
目前，科学界主要采用两种方法对SPA盆地的形成时间进行推测。
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一种是通过撞击陨石坑统计法，不过该方法获得的年龄范围跨度较大，从42.6亿年至超过43.3亿年不等。
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另一种是通过对月球陨石样品和采自月球正面的阿波罗样品进行研究，科学家发现43.5 – 43.3亿年曾发生过一次全月球的热事件，推测这可能与SPA大型撞击事件有关。
但美中不足的是，人类此前从未获得来自月球背面SPA盆地“第一现场”的样品实证。
此前，中国嫦娥六号任务圆满完成，成功返回了采自月球背面SPA盆地内部的月壤样品。这无疑是人类最有可能确定该盆地形成时间的一次绝佳机遇。然而，嫦娥六号着陆器所处的位置是SPA盆地内部阿波罗盆地的月海玄武岩区。这一区域在经历了SPA大型撞击之后，又陆续遭受了多次撞击，并且在28亿年前还经历了玄武岩喷发覆盖。这就导致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。这意味着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，而这些非月海物质可能蕴含着月球早期的撞击密码。如何精准破译代表SPA盆地的撞击密码，也就成为了限定该盆地形成时间的首要挑战。
中国科学院地质与地球物理研究所陈意研究员带领的研究团队迎难而上。他们从仅仅5克的月壤中，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，研究人员又从中挑选出20颗具有代表性的苏长质岩屑颗粒，全面开展岩石学、地球化学和年代学研究工作。
研究过程中，科学家们有了新的发现。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较为一致，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，均明确指示这些苏长质岩屑为撞击熔岩，是一类新型的月球苏长岩。研究团队将其命名为南极 – 艾特肯苏长岩（SPANs）。团队进一步对岩屑中微小（1 – 5微米）含锆矿物开展铅同位素定年分析，成功识别出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。这表明它们是来自同一撞击岩浆池不同层位分离结晶的产物。
为了追溯这一古老撞击成因苏长岩的源区，研究团队基于447GB的遥感数据，在SPA盆地内部及周边地区开展了大范围的岩性填图和溯源工作。经过不懈努力，他们发现42.5亿年的苏长岩来自SPA盆地内环的成分异常区。综合以上多方面的证据，团队最终确定SPA盆地形成于42.5亿年前。
该项成果具有深远的科学意义。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。同时，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大型撞击无关，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。
中国科学家借助嫦娥六号采回的月壤样品研究，确定月球南极 – 艾特肯盆地形成于42.5亿年前。文章先介绍了该盆地的重要意义和此前对其形成时间推测的方法及难题，接着阐述研究团队的研究过程，最终得出结论。此成果为太阳系早期大型撞击历史提供锚点，对理解月球和太阳系早期演化有重大意义，也为相关研究提供了参考依据。
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