月球的正反面差异长久以来困扰着科学家们。传统观点认为,月球初生时犹如一片沸腾的岩浆海洋,在冷却过程中,密度较小的富含钙的斜长岩上浮至表层,构筑了月球上最古老的原始外壳。美国的阿波罗任务曾从月球正面采集到这类斜长岩样本,但这些样本不仅数量有限,且地域代表性不足,因此月球背面是否同样覆盖着这样的原始外壳,一直是科学界的一个谜团。
嫦娥六号探测器则深入月球背面的阿波罗盆地,这里地质结构复杂,多次撞击事件导致月壳较薄,各种物质混杂。这一特性为科研人员解读嫦娥六号带回的样本增添了不小的难度。
科研人员在此次研究中,结合了“月亮女神”探测器的多波段成像数据,将嫦娥六号样本与现有的月球岩石数据库、模拟光谱以及阿波罗任务带回的斜长岩样本进行了详尽比对。令人兴奋的是,他们成功识别出51处明显含有斜长岩的岩石露头。这些露头中的斜长石纯度极高,堪称纯斜长岩,且主要分布在较晚期形成的撞击坑壁和中央峰上,仿佛是撞击事件将这些古老物质挖掘到了地表。
嫦娥六号着陆于阿波罗盆地南部的月海平原,周围环绕着多个含有纯斜长岩露头的撞击坑。模拟分析揭示,这些含斜长岩的撞击坑溅射出的物质,在嫦娥六号着陆点堆积厚度超过10厘米。这意味着,嫦娥六号在采集月壤时极有可能触及到这些源自月球最古老外壳的碎片。阿波罗盆地中还潜藏着可能源自月幔的低钙辉石,因此嫦娥六号带回的“月球珍宝”极可能同时蕴含原始月壳和月幔物质。
领导此次研究的中国科学院国家空间科学中心研究员刘洋指出,这项研究不仅深化了我们对月球背面这一区域原始月壳分布的理解,更为探索月球岩浆洋冷却历程、月壳与月幔的演化等月球早期历史提供了宝贵的科学参考。