《Science》徐义刚院士团队：嫦娥六号揭示月球远侧28.3亿年存在古老玄武岩，铅-铅和铷-锶同位素体系助力月球地质年代学研究

2024年11月15日，国际顶级期刊《科学》杂志发表了由中国科学院广州地球化学研究所徐义刚院士领衔的研究团队的一项重要成果。该研究利用嫦娥六号（Chang'e-6）探测器从月球远侧南极-艾特肯盆地（South Pole-Aitken Basin, SPA）带回的样本，通过同位素地球化学手段，精确测定了月球远侧玄武岩的年龄为28.3亿年。

月球的远侧，即月球背面，因其远离地球视线而长期保持神秘。尽管近年来通过遥感技术和月球探测器的探测，科学家们已经了解到月球远侧与近侧存在显著差异，包括地壳厚度、地形地貌、地质构造等方面。然而，由于缺乏直接的样本，关于月球远侧地质活动的具体时间和性质仍然存在诸多未知。

为了揭开月球远侧地质历史的面纱，研究团队采用了先进的同位素地球化学方法，特别是铅-铅（Pb-Pb）和铷-锶（Rb-Sr）同位素体系，对嫦娥六号带回的1935.3克月壤样本中的玄武岩碎屑进行了详细的年代测定。通过分析33颗低钛玄武岩碎屑中的锆石、磷灰石、钾矿物和磁黄铁矿等矿物，研究团队成功构建了一条铅-铅等时线，最终确定了玄武岩的年龄为28.3亿年，误差为500万年。

研究团队利用铅-铅同位素体系，通过分析127个测量数据点，构建了一条等时线，确定了玄武岩的年龄为28.3亿年。这一发现不仅证实了月球远侧在28.3亿年前仍存在活跃的火山活动，也为月球地质历史的重建提供了关键数据。通过铷-锶同位素体系的分析，研究团队发现这批玄武岩的锶-钕-铅同位素特征表明其源自一个贫化不相容元素且几乎不含KREEP（钾、稀土元素和磷）成分的月球地幔源。这与近侧玄武岩的化学成分显著不同，暗示月球远侧可能经历了独特的地质过程。研究结果表明，月球远侧的火山活动时间与近侧存在显著差异。近侧的玄武岩主要集中在30亿年前，而远侧的火山活动则持续到了28.3亿年前。这一发现为理解月球全球二元性的成因提供了新的线索。

这一研究成果不仅填补了月球远侧地质历史研究，也为月球乃至太阳系的早期演化提供了新的视角。月球远侧的地质活动时间比近侧晚，这可能与月壳厚度、地幔成分和热演化历史有关。研究团队认为，月球远侧的贫化地幔源可能与形成南极-艾特肯盆地的大型撞击事件有关，该事件可能将次表层的KREEP物质重新分配到月球近侧，从而影响了远侧的地质活动。未来，随着更多月球样本的返回和分析，科学家们有望进一步揭示月球的地质历史和演化机制。嫦娥六号任务的成功不仅展示了中国在深空探测领域的实力，也为国际月球科学研究做出了重要贡献。

文章信息：

Cui, Z., Yang, Q., Zhang, Y.-Q., Wang, C., Xian, H., Chen, Z., ... & Xu, Y.-G. (2024). A sample of the Moon’s far side retrieved by Chang'e-6 contains 2.83-billion-year-old basalt. *Science*, 10.1126/science.adt1093.

【重大科学进展简讯】

2024年11月15日，由中国科学院地质与地球物理研究所张谦、杨慕涵、李秋立*等人在《自然》杂志发表研究报告，揭示了嫦娥六号任务采集的月球远侧玄武岩样本，显示约28亿年前的火山活动。研究使用铅-铅和铷-锶同位素系统确定岩石年龄，并发现这些玄武岩来自月幔中缺少不兼容元素且几乎不含KREEP成分的岩浆。这一发现对理解月球远侧地质历史具有重要意义。