嫦娥六号月壤揭示月球深部秘密：巨欧义型撞击导致月幔挥发元素丢失，为揭示月球地质演化历史提供关键线索

IT之家 1 月 13 日消息，嫦娥中国科学院地质与地球物理研究所团队基于嫦娥六号月球样本的号月研究取得突破性进展，首次通过同位素证据揭示了月球南极-艾特肯盆地（SPA）形成时的壤揭欧义巨型撞击事件对月球深部结构的深远影响。

这项研究于 2026 年 1 月 13 日在线发表于国际权威期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS），示月素丢失并被选为当期亮点论文。球深

▲ 月球高程图及用微米 CT 获取的玄武岩内部界截面图

南极-艾特肯盆地作为月球表面最古老、规模最大的密巨幔挥撞击坑，直径约 2500 公里。型撞线索科学界长期推测，击导揭示如此剧烈的致月撞击可能不仅重塑了月表形态，还可能影响月球深部月幔的发元组成与演化。

数值模拟表明，月球演化该撞击事件可能挖掘出深达上百公里的地质物质，其释放的历史巨大热能甚至可能触发月幔对流，促使富含钾（K）、提供欧义稀土元素（REE）和磷（P）的 KREEP 物质从月球背面迁移至正面，进而影响后续的火山活动。然而，关于撞击对深部月幔物质成分，特别是挥发分含量的具体影响，一直缺乏直接证据。

▲ 嫦娥六号玄武岩和月球其它样品的 Fe 和 K 同位素分布

2024 年 6 月，我国嫦娥六号任务成功从 SPA 盆地内的阿波罗陨石坑附近采样并返回地球，为破解这一科学谜题提供了独一无二的材料。中国科学院地质地球所田恒次研究员、杨蔚研究员、李献华院士、吴福元院士等领衔的研究团队，对嫦娥六号月壤中的毫米级玄武岩颗粒进行了系统分析。研究采用了高精度微米 CT 扫描进行岩相学确认，结合超低消耗量全岩主微量元素分析技术，并运用基于碰撞反应池多接收等离子体质谱仪（CC-MC-ICPMS）的高精度铁（Fe）和钾（K）同位素分析方法。

分析结果显示，所研究的玄武岩样品属于约 28 亿年前形成的低钛玄武岩。其铁同位素组成（δ⁵⁶Fe 值介于 0.13 ± 0.03‰至 0.21 ± 0.02‰）较以往所有已知的月球低钛玄武岩（包括阿波罗计划、嫦娥五号样品及月球陨石）平均偏重约 0.08‰。更为显著的是，其钾同位素组成（δ⁴¹K 值介于 0.001 ± 0.028‰至 0.093 ± 0.014‰）比已报道的所有阿波罗玄武岩样品平均偏重约 0.16‰。

▲ 岩浆洋分异过程和岩浆过程中的 Fe 和 K 同位素变化模拟计算

为解读这一异常现象，研究团队排除了宇宙射线照射对同位素组成的显著影响。通过详细的数值模拟，团队证实岩浆分异过程（如岩浆洋分异、部分熔融和分离结晶）可以解释铁同位素的偏重特征，但无法充分解释钾同位素显著偏重的现象。钾作为中等挥发性元素，其同位素组成对高温过程极为敏感。研究团队综合前人关于月球形成初期大撞击导致全月尺度挥发分丢失的研究，并结合本次数据，提出 SPA 巨型撞击事件是导致该区域深部月幔钾同位素偏重的主要原因。模拟计算表明，SPA 撞击产生的高温高压环境导致月幔物质中约 1% 的钾发生挥发丢失，这一过程足以解释在嫦娥六号玄武岩中观测到的重钾同位素特征。

▲ 撞击过程中的 K 的挥发及同位素分馏模拟

这一发现具有里程碑意义。它首次提供了确凿的同位素证据，证明发生在月球早期的 SPA 巨型撞击事件不仅塑造了月表，还深刻改造了深部月幔的化学成分，导致该区域月幔挥发分（如钾）的丢失。挥发分的丢失可能使得月球背面的月幔物质变得更难熔，这为理解月球正面与背面在火山活动规模与频率上的显著不对称性（正面有广泛的月海玄武岩覆盖而背面稀少）提供了关键线索。同时，这项研究也深化了科学界对巨型撞击事件在类地行星（包括地球早期）形成与演化过程中所起作用的理解。

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