国家航天局与国家原子能机构近日联合宣布,基于嫦娥六号从月球背面采集的月壤样本,中国科学家取得了一项突破性发现:月球背面月幔的温度显著低于正面月幔。这一成果不仅为月球“二分性”现象提供了新的科学解释,也为研究月球内部热演化提供了关键数据。相关研究由中核集团核工业北京地质研究院牵头,联合北京大学、山东大学共同完成,成果已发表于国际顶级学术期刊《自然·地球科学》。
月幔作为月球体积最大的内部结构层,其热状态直接影响月球的火山活动与演化历史。此次研究中,科研团队采用多种先进分析技术,对嫦娥六号带回的玄武岩样本进行了系统研究。通过单斜辉石单矿物温压计、单斜辉石-熔体平衡温压计以及斜长石-熔体平衡温度计等三种独立方法,科学家精确测定了样本中单斜辉石与斜长石的结晶温度与压力条件。结果显示,嫦娥六号玄武岩的结晶温度约为1100℃,较月球正面同类样本低约100℃。
为确保结论的可靠性,研究团队进一步构建了岩石学模型,模拟玄武岩的结晶过程。同时,通过分析全岩成分重建原始岩浆化学组成,计算得出月球背面月幔的潜能温度约为1400℃,明显低于月球正面月幔的1500℃。科研人员还结合月球遥感数据,对更大范围的月海玄武岩区域进行了验证分析,发现背面月幔潜能温度较正面低约70℃,与实验室分析结果高度一致。
月球“二分性”现象指月球正面与背面在地形地貌、元素分布及地质单元特征上的显著差异。例如,月球正面地形相对平坦,月海面积占比超过30%,且富含放射性元素;而背面则布满沟壑与悬崖,月海面积不足2%,放射性元素含量较低。科学家认为,这种差异可能与月球形成初期的物质分布及后续热演化过程密切相关。此次月幔温度差异的发现,为解释“二分性”现象提供了重要的岩石学与地球化学证据。
作为我国深空探测领域的重要科研力量,中核集团核地研院在月壤分析方面持续取得突破。2022年,该团队曾在月壤样本中发现新矿物“嫦娥石”,此次跨行业、跨学科合作再次彰显了我国在行星科学研究领域的技术实力。随着嫦娥六号样本研究的深入,科学家有望进一步揭示月球内部结构与演化机制,为人类探索地月系统演化提供新的科学视角。