嫦娥六号揭示巨型撞击致月背深层物质丢失
来源:科技日报
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科技日报记者 陆成宽
大型撞击事件会对月球造成什么影响?来自中国科学院地质与地球物理研究所等单位的科研人员,通过分析嫦娥六号在月球背面南极-艾特肯盆地采集的玄武岩样品,首次揭示大约42.5亿年前,南极-艾特肯盆地撞击事件不仅砸出了月球上最大的坑,还“烤焦”了月球背面的深层物质,导致某些易挥发元素丢失。相关研究成果13日发表于《美国国家科学院院刊》。
自月球诞生以来,小行星撞击一直是塑造其表面月貌最主要的外部力量。这些撞击形成了月球上遍布的撞击坑和盆地,显著改变了月球的地形与化学构成。然而,月球早期遭遇的大型撞击是否以及如何影响月球深部,仍然是一个未解之谜。
嫦娥六号任务成功采集了月球最大撞击盆地——南极-艾特肯盆地的样品,为研究南极-艾特肯大型撞击事件及其影响提供了关键样本。“通过高精度同位素分析,科研人员能够检测到同位素比值的微小变化,从而精确捕捉撞击事件留下的痕迹。”论文通讯作者、中国科学院地质与地球物理研究所研究员田恒次说。
其中,钾、锌、镓等中等挥发性元素的同位素体系具有独特的研究价值。在撞击产生的高温环境下,这些元素容易挥发并发生同位素分馏,其同位素组成能够灵敏地反映撞击时的温度、压力以及物质来源。因此,它们就像独特的“同位素指纹”,能够为研究撞击如何改造月壳和月幔物质提供关键线索。
在这项研究中,研究团队对嫦娥六号带回的玄武岩样品进行了高精度钾同位素分析。结果显示,与来自月球正面的阿波罗样品相比,嫦娥六号玄武岩中,较重的钾同位素(钾-41)比例显著偏高。
为了找出这一差异的原因,研究人员系统排查了宇宙射线照射、岩浆活动、撞击体等多种可能因素,最终确认,是早期大型撞击事件改变了月球深部月幔的钾同位素组成。撞击瞬间的高温高压环境,导致较轻的钾-39同位素更多地挥发逃逸,从而使残留物质中较重的钾-41相对富集。
“这种挥发性元素的丢失,很可能进一步抑制了月球背面后期的火山喷发活动。这一发现为理解大型撞击对月球演化的影响,解释月球正面与背面地质演化为何如此不同,提供了关键的科学线索。”田恒次说。
(图片由田恒次团队提供)
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