中新網(wǎng)北京1月13日電 (記者 孫自法)月球早期的大型撞擊事件是否及如何影響月球深部？月幔中等揮發(fā)性元素為何丟失？作為地球的天然衛(wèi)星和距離最近的天體，月球上這些懸而未決的謎題一直備受關(guān)注。
來自中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的最新消息稱，該所田恒次研究員團(tuán)隊(duì)最近通過對嫦娥六號采自月球背面月壤樣品的高精度鉀同位素分析，首次發(fā)現(xiàn)月球南極-艾特肯盆地撞擊事件導(dǎo)致月幔中等揮發(fā)性元素丟失，這為理解大型撞擊對月球演化的影響，以及破解月球二分性的成因等，提供了關(guān)鍵信息。
本項(xiàng)研究成果相關(guān)示意圖。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 供圖嫦娥六號月壤研究這項(xiàng)重要進(jìn)展的成果論文，北京時(shí)間1月13日凌晨在國際學(xué)術(shù)期刊《美國國家科學(xué)院院刊》上線發(fā)表。
論文第一作者和通訊作者田恒次研究員表示，在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)對毫克級嫦娥六號玄武巖單顆粒進(jìn)行了高精度鉀同位素分析，結(jié)果顯示，與來自月球正面的阿波羅樣品相比，嫦娥六號玄武巖具有更高的鉀-41/鉀-39比值。
研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 供圖為追溯這一異常信號的根源，研究團(tuán)隊(duì)逐一檢查了宇宙射線照射、巖漿過程等多種可能因素，最終確認(rèn)是撞擊事件改變了月幔的鉀同位素組成，造成鉀的虧損與同位素升高。在撞擊產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓過程中，較輕的同位素(如鉀-39)往往優(yōu)先逃逸，導(dǎo)致殘余物質(zhì)中同位素比值升高。
田恒次指出，揮發(fā)性元素的丟失很可能會(huì)使背面的巖石更難熔，從而減少火山活動(dòng)，這為理解月球正背面不對稱的地質(zhì)演化歷史提供了關(guān)鍵線索。
研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行交流。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 供圖據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，小行星撞擊是月球自形成以來最主要的外動(dòng)力地質(zhì)過程，其塑造出遍布月表的撞擊坑與盆地，并顯著改變了月表的地形地貌以及化學(xué)成分。然而，月球早期的大型撞擊事件是否及如何影響月球深部，此前并不清楚。嫦娥六號任務(wù)采集到月球最大撞擊盆地南極-艾特肯盆地的樣品，為研究大型撞擊及其效應(yīng)提供了關(guān)鍵樣品。
同時(shí)，高精度同位素分析能夠通過測量同位素比值的微小變化，精準(zhǔn)捕捉月球早期撞擊事件留下的信息。其中，中等揮發(fā)性元素(如鉀、鋅、鎵等)的同位素體系具有特殊的研究價(jià)值，這些元素在撞擊產(chǎn)生的高溫條件下易發(fā)生揮發(fā)與分餾，其同位素組成能夠反映撞擊過程中的溫度、壓力及物質(zhì)來源信息，被譽(yù)為是揭示撞擊規(guī)模、殼-幔物質(zhì)改造的關(guān)鍵“同位素指紋”。(完)