月球作为内太阳系的重要天体，其表面保存着太阳系早期撞击历史的珍贵记录。这些撞击事件不仅塑造了月球的地貌，还为研究地球等天体的地质演化、生命起源以及天体轨道变化提供了关键线索。近日，中国科学院地球化学研究所的一项研究，通过分析嫦娥六号任务带回的低钛玄武岩样品，为月球中晚期的撞击历史提供了新的制约。
小天体以高速撞击行星表面时，会引发极端的高压和高温条件，形成撞击坑，并导致岩石和矿物发生冲击变质效应。科学家通过研究这些变质特征，尤其是高压矿物相，能够获取撞击过程中的压力、温度和时间等关键信息，从而定量验证和还原天体的撞击历史。统计模型显示，月球早期的撞击频率极高，随后逐渐下降并趋于稳定。
此前，美国阿波罗计划和苏联月球计划采集的样品中，缺乏形成于30亿年以来的玄武岩。我国嫦娥五号任务虽采集了年龄约为20亿年的玄武岩，但这些样品中几乎未包含撞击过程的信息，导致月球中晚期演化阶段的撞击历史缺乏有效约束。而月球背面的南极艾肯盆地，因其分布着数百万个撞击坑，成为研究外来小天体撞击效应的理想区域。嫦娥六号在此采集的低钛玄武岩样品（喷发时间约为28亿年），恰好填补了月球返回样品年龄的空窗期，为研究这一时期的撞击历史提供了关键材料。
研究团队在嫦娥六号低钛玄武岩中发现了丰富的冲击变质特征，包括含有高压矿物相赛石英—斯石英—柯石英的二氧化硅颗粒、熔长石、冲击熔融囊内的斯石英，以及沿裂隙生长的定向石英簇和辉石的成分振荡环带等。这些特征表明，样品可能经历了多次撞击事件。
通过岩相学和矿物学分析，并结合冷却速率计算，团队推测这些冲击变质特征可能形成于四次撞击事件。其中，形成高压矿物相熔长石和赛石英—斯石英—柯石英的撞击峰值压力约为30至40吉帕。进一步通过冲击波物理模型计算，团队确认这四次撞击事件的撞击体直径约为百米级，撞击月表时的速度在2至3.4公里每秒之间。
这些发现提示，在过去的28亿年里，月球背面南极艾肯盆地内约5800平方公里的低钛玄武岩区域，至少发生了四次百米级小行星的撞击事件。结合嫦娥五号样品的研究结果，团队发现月球正面和背面返回样品经历的冲击强度与月表随机位置的月球陨石相当。这表明，在月球中晚期的演化过程中，其正面和背面遭受小天体撞击的强度并无显著差异。
