来自中国科学院地质与地球物理研究所的科研团队，通过分析嫦娥六号任务带回的月球背面玄武岩样本，首次证实约42.5亿年前南极-艾特肯盆地的大型撞击事件不仅塑造了月球表面最大的陨石坑，更通过极端高温环境导致月幔深层物质发生剧烈挥发，这一发现为解释月球正背面地质差异提供了关键证据。相关成果近日发表于国际权威学术期刊《美国国家科学院院刊》。
研究团队聚焦钾、锌、镓等中等挥发性元素的同位素特征，这些元素在高温环境下极易发生分馏现象。通过对嫦娥六号采集的月球背面玄武岩进行纳米级同位素检测，科研人员发现样本中较重的钾-41同位素含量较月球正面阿波罗任务样本高出12‰。这种异常比例无法用宇宙射线照射或岩浆分异等常规地质过程解释。
"撞击产生的瞬时高温超过2000℃，压力达到数十万大气压，这种极端条件使月幔中的轻质同位素像气体一样逃逸。"项目负责人田恒次研究员解释道，"就像用高温烘烤岩石，较轻的钾-39优先挥发，导致残留物质中钾-41相对富集。"这种同位素印记如同"地质指纹"，清晰记录了撞击事件的能量规模与物质迁移过程。
进一步分析显示，挥发性元素的显著丢失可能改变了月球深部的物质组成与热状态。研究团队通过数值模拟证实，月幔中挥发物的减少会降低岩浆的流动性，这或许能解释为何月球背面在撞击事件后的30亿年间火山活动几乎停滞，而正面却持续存在大规模熔岩喷发。这种空间分布的不对称性，此前一直是月球演化研究的未解之谜。
该成果首次建立了大型撞击事件与行星内部物质循环的直接关联。科研人员正在构建更精细的同位素演化模型，计划结合未来月球南极样本数据，进一步验证撞击事件对月球磁场消失、水冰分布等重大科学问题的影响机制。这项研究为理解类地行星早期演化提供了全新视角，相关分析技术已应用于小行星采样返回数据的预处理工作。
