中国科学家通过对嫦娥六号采回的月球背面月壤样品的研究，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，这一成果对理解月球乃至太阳系早期演化具有重大科学意义，同时介绍了此前对该盆地形成时间的研究情况以及此次研究的过程和重要发现。
在3月21日，一则令人振奋的科学消息传来。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，开展了深入研究，并取得了又一项重大突破。他们成功确定了月球上最古老且最大的撞击遗迹——南极 – 艾特肯盆地（即SPA盆地）的形成时间，这一盆地形成于42.5亿年前。此研究成果刊登在了学术期刊《国家科学评论》上，它为太阳系早期大型撞击历史提供了初始锚点，对于我们理解月球乃至整个太阳系的早期演化，有着不可估量的重大科学意义。
△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，其表面布满了大大小小的陨石撞击坑，这些撞击坑就像是太阳系撞击历史的独特印记。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，它生动地记录了月球在幼年时期所遭受的巨大“创伤”。SPA盆地的形成时间可不简单，它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。更为重要的是，它还能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的年龄标尺，就如同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，一直以来都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最大的悬案之一。
目前，科学界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波动较大，从42.6亿年至大于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，在研究过程中发现，在43.5 – 43.3亿年曾发生过一次全月球的热事件，科学家们推测这可能是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取得了巨大成功，它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。但问题也随之而来，嫦娥六号着陆器位于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，还经历了多次撞击以及28亿年的玄武岩喷发覆盖。这就导致嫦娥六号采集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，而这些非月海物质很可能蕴含着月球早期的撞击密码。那么，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迎难而上。他们从仅仅5克的月壤中，分选出了1600余颗大于200微米的岩屑。基于细致的岩石学分类，研究团队又从中挑选出20颗具有代表性的苏长质岩屑颗粒，随后开展了岩石学、地球化学和年代学等多方面的研究工作。
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、微量元素成分上却有明显区别。极低的挥发性元素含量、较高的Ni/Co比值以及熔融残留矿物，这些特征均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）。团队进一步通过岩屑中微小（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明显演化趋势，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。
为了追溯这一古老撞击成因苏长岩的源区，团队基于447GB的遥感数据，开展了SPA盆地内部及周边地区大范围岩性填图和溯源工作。经过不懈努力，他们发现42.5亿年苏长岩来自SPA盆地内环的成分异常区。综合以上多方面的证据，研究团队最终确定SPA盆地形成于42.5亿年前。
该项成果意义非凡。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大型撞击无关，为重塑月球早期一级演化序列提供了参考基点和科学依据。
本文围绕中国科学家利用嫦娥六号采回的月壤样品确定月球SPA盆地形成于42.5亿年前展开。先介绍了SPA盆地的重要性及此前研究面临的难题，接着阐述了此次研究的过程和关键发现，最后说明该成果对月球和太阳系早期演化研究的重大意义，为相关领域研究提供了关键依据。
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