月球正背面土壤成分大不同 中国科学家揭秘填补月背研究历史空白

撰文: 林芷莹
出版:更新:

今年6月,嫦娥六号从月背采集土壤后带返地球,经研究,中国科学家日前揭开月背土壤的成分,填补研究历史空白。据介绍,月背土壤的粒径呈现双峰式分布,月壤明显受到非玄武质物质的影响。

9月17日,中国科学院国家天文台李春来、中国探月与航天工程中心胡浩、北京控制工程研究所杨孟飞领导的联合研究团队,在《国家科学评论》(National Science Review, NSR)上发表嫦娥六号返回样本的首篇研究论文,阐述返回样本的物理、矿物和地球化学特征。

嫦娥六号携带月背“土特产”返回地球。(CLEP)
6月26日,在中国航天科技集团五院举行的嫦娥六号返回器开舱仪式结束后,科研人员把月球样本容器放进保护箱。(新华社)

论文指出,嫦娥六号返回样本具有较低密度,表明其结构较为松散,孔隙率较高。颗粒分析显示,月壤的粒径呈现双峰式分布,暗示样本可能经历不同物源的混合作用。与嫦娥五号样本相比,此次样本中斜长石含量明显增加,而橄榄石含量显著减少,表明该区域的月壤明显受到非玄武质物质的影响。

此外,嫦娥六号采集的岩屑碎片,主要由玄武岩、角砾岩、粘结岩、浅色岩石和玻璃质物质组成。其中,玄武岩碎片占总量的30%~40%,其矿物以辉石、斜长石和钛铁矿为主,橄榄石含量极低。角砾岩和粘结岩由玄武岩碎屑、玻璃珠、玻璃碎片以及少量的斜长岩和苏长岩等浅色岩石碎屑物质构成,进一步揭示样本来源的复杂性。

嫦娥六号返回样本的典型图像。(a)从嫦娥六号铲取样本中挑选出的部分大于1毫米的岩屑颗粒。(b-e)不同结构特征的玄武岩屑,(f-g)角砾岩和(h)粘结岩的背散射图像(BSE)。典型玄武岩(i 和 j)、粘接岩(k)、浅色岩屑(l)和玻璃物质(m 和 n)显微镜照片。(央视新闻)

矿物学分析显示,嫦娥六号月壤样本的主要物相组成为斜长石(32.6%)、辉石(33.3%)和玻璃(29.4%),其中玻璃含量接近阿波罗样品的下限。此外,样本中还检测到少量的斜方辉石,暗示了非玄武质物质的存在。

地球化学分析进一步揭示,嫦娥六号样本中的铝氧化物(Al₂O₃)和钙氧化物(CaO)含量较高,而铁氧化物(FeO)含量相对较低,与月海玄武岩和斜长岩混合物的特征一致。

此外,样本中的钍(Th)、铀(U)和钾(K)等微量元素含量显著低于KREEP玄武岩,与位于月球正面风暴洋克里普地体中的阿波罗任务和嫦娥五号任务的样本表现出了巨大差异。

嫦娥六号、嫦娥五号、美国Apollo计划及苏联Luna计划落点示意图。(央视新闻)

嫦娥六号从月球背面南极-艾特肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地的内部阿波罗撞击坑边缘,采集了1935.3克珍贵样本。该区域月壳极薄,有望揭露月球背面早期撞击盆地的原始物质。

嫦娥六号样本不仅包括了记录火山活动历史的玄武岩,还混合了来自其他区域的非玄武质物质,为研究月球早期的撞击历史、月球背面火山活动以及月球内部物质组成提供重要的第一手资料。随着深入研究样本,有望不断加深对月球内部结构、物质成分及形成演化过程的理解。