來自中國科學院地質與地球物理研究所的科研團隊，通過分析嫦娥六號任務帶回的月球背面玄武巖樣本，首次證實約42.5億年前南極-艾特肯盆地的大型撞擊事件不僅塑造了月球表面最大的隕石坑，更通過極端高溫環境導致月幔深層物質發生劇烈揮發，這一發現為解釋月球正背面地質差異提供了關鍵證據。相關成果近日發表于國際權威學術期刊《美國國家科學院院刊》。
研究團隊聚焦鉀、鋅、鎵等中等揮發性元素的同位素特征，這些元素在高溫環境下極易發生分餾現象。通過對嫦娥六號采集的月球背面玄武巖進行納米級同位素檢測，科研人員發現樣本中較重的鉀-41同位素含量較月球正面阿波羅任務樣本高出12‰。這種異常比例無法用宇宙射線照射或巖漿分異等常規地質過程解釋。
"撞擊產生的瞬時高溫超過2000℃，壓力達到數十萬大氣壓，這種極端條件使月幔中的輕質同位素像氣體一樣逃逸。"項目負責人田恒次研究員解釋道，"就像用高溫烘烤巖石，較輕的鉀-39優先揮發，導致殘留物質中鉀-41相對富集。"這種同位素印記如同"地質指紋"，清晰記錄了撞擊事件的能量規模與物質遷移過程。
進一步分析顯示，揮發性元素的顯著丟失可能改變了月球深部的物質組成與熱狀態。研究團隊通過數值模擬證實，月幔中揮發物的減少會降低巖漿的流動性，這或許能解釋為何月球背面在撞擊事件后的30億年間火山活動幾乎停滯，而正面卻持續存在大規模熔巖噴發。這種空間分布的不對稱性，此前一直是月球演化研究的未解之謎。
該成果首次建立了大型撞擊事件與行星內部物質循環的直接關聯。科研人員正在構建更精細的同位素演化模型，計劃結合未來月球南極樣本數據，進一步驗證撞擊事件對月球磁場消失、水冰分布等重大科學問題的影響機制。這項研究為理解類地行星早期演化提供了全新視角，相關分析技術已應用于小行星采樣返回數據的預處理工作。
