月球保存了內(nèi)太陽系撞擊歷史，對剖析地球等天體在太陽系早期的表面地質(zhì)應力、地球生命起源和太陽系天體軌道演變等科學問題至關(guān)重要。

近日，中國科學院地球化學研究所通過鑒定嫦娥六號任務返回的低鈦玄武巖樣品中的沖擊變質(zhì)特征，揭示其成因機制，為探討月球等內(nèi)太陽系天體的中晚期撞擊歷史提供了關(guān)鍵制約。

01

內(nèi)太陽系撞擊檔案

小天體高速撞擊行星體表面，產(chǎn)生極端高壓和極端高溫，形成撞擊坑，導致行星體表面巖石和礦物發(fā)生沖擊變質(zhì)效應。研究沖擊變質(zhì)特征，特別是高壓礦物相，可獲取撞擊過程的壓力、溫度、時間等信息，成為定量化驗證和揭示天體撞擊歷史的工具之一。

撞擊坑統(tǒng)計定年模型顯示，月球早期撞擊通量非常高，此后逐漸下降并趨于穩(wěn)定。

美國阿波羅計劃和蘇聯(lián)月球計劃的月球樣品缺少形成于30億年以來的玄武巖。我國嫦娥五號采集了年齡20億年的玄武巖，但幾乎沒有關(guān)于撞擊過程的信息，使月球中晚期演化階段經(jīng)歷的撞擊過程缺乏有效約束。

月球背面的南極艾肯盆地承載著數(shù)百萬個撞擊坑，是研究外來小天體撞擊行星體表面產(chǎn)生沖擊效應的理想?yún)^(qū)域。我國嫦娥六號在此采集的低鈦玄武巖樣本（噴發(fā)時間約為28億年），恰好處于月球返回玄武巖樣品年齡空窗期，為限定月球中晚期復雜的撞擊歷史提供了關(guān)鍵信息。

02

月背“星痕”

研究團隊在嫦娥六號低鈦玄武巖中發(fā)現(xiàn)豐富的沖擊變質(zhì)特征，包括含高壓礦物相賽石英—斯石英—柯石英的二氧化硅顆粒、熔長石、沖擊熔融囊內(nèi)的斯石英和沿貫穿熔融囊裂隙邊界生長的定向石英簇，以及輝石的成分振蕩環(huán)帶等。

▲嫦娥六號低鈦玄武巖巖屑中的沖擊變質(zhì)特征

團隊通過巖相學和礦物學分析并結(jié)合冷卻速率計算發(fā)現(xiàn)，這些沖擊變質(zhì)特征可能形成于四次撞擊事件，其中形成高壓礦物相熔長石和賽石英—斯石英—柯石英的撞擊峰值壓力約為30GPa至40GPa。

團隊進一步通過沖擊波物理模型計算確認，四次撞擊事件中撞擊體的直徑為百米級，撞擊月表速率為2km/s至3.4km/s。

嫦娥六號低鈦玄武巖的沖擊變質(zhì)特征提示，28億年以來，至少有四次百米級別的小行星撞擊發(fā)生在月球背面南極艾肯盆地內(nèi)約5.8×103km2（低鈦玄武巖單元面積）的區(qū)域范圍內(nèi)。

此前嫦娥五號樣品研究和本次嫦娥六號樣品研究表明，月球正面和背面返回樣品經(jīng)歷的沖擊強度基本與來自月表隨機位置的月球隕石相當。這表明，在月球中晚期的演化進程中，其正面和背面經(jīng)歷的小天體撞擊強度無明顯差異。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s44453-025-00009-6

來源：中國科學院地球化學研究所

責任編輯：侯茜