来自中国科学院地质与地球物理研究所等机构的科研团队，通过分析嫦娥六号任务带回的月球背面南极-艾特肯盆地玄武岩样品，发现约42.5亿年前的一次大型撞击事件不仅塑造了月球表面最大的撞击坑，还通过极端高温环境导致月幔深层物质发生显著变化。相关研究证实，撞击产生的高温高压使钾、锌等中等挥发性元素大量逃逸，这一过程永久改变了月球背面深部物质的化学组成。该成果近日发表于国际权威学术期刊《美国国家科学院院刊》。
研究团队采用高精度同位素分析技术，对嫦娥六号采集的玄武岩样品进行系统检测。对比月球正面阿波罗任务样品后发现，南极-艾特肯盆地样品中较重的钾-41同位素比例异常偏高。科研人员通过排除宇宙射线照射、岩浆活动等干扰因素，确认这种同位素分馏现象源于早期大型撞击事件。在撞击产生的瞬时高温（可能超过2000℃）条件下，较轻的钾-39同位素优先挥发逃逸，导致残留物质中钾-41相对富集。
中等挥发性元素的同位素体系成为破解撞击事件影响的关键线索。研究显示，锌、镓等元素在高温环境下同样发生显著分馏，其同位素组成变化可精确反映撞击时的热力学条件。这些发现为重建月球早期撞击历史提供了新的定量指标，特别是为理解月球背面与正面地质演化的差异性提供了重要证据。
进一步分析表明，挥发性元素的大规模丢失可能对月球后期地质活动产生深远影响。研究团队推测，南极-艾特肯盆地形成后，该区域深部月幔因物质亏损导致熔体生成能力下降，这或许能解释为何月球背面火山活动在38亿年前就基本终止，而正面火山活动持续至20亿年前。这种空间分布的不均衡性，为构建更完整的月球热演化模型提供了关键约束。
该研究首次将同位素地球化学方法应用于月球背面样品分析，开创了行星撞击研究的新范式。科研人员指出，南极-艾特肯盆地作为太阳系中保存最完好的巨型撞击结构，其样品研究对理解类地行星早期演化具有重要参照价值。未来结合更多月球背面样品分析，有望揭示更多关于月球内部结构、热历史以及撞击过程的科学奥秘。
