“解码”月球中晚期撞击史 | 科技前线

月球保存了内太阳系撞击历史，对剖析地球等天体在太阳系早期的表面地质应力、地球生命起源和太阳系天体轨道演变等科学问题至关重要。

近日，中国科学院地球化学研究所通过鉴定嫦娥六号任务返回的低钛玄武岩样品中的冲击变质特征，揭示其成因机制，为探讨月球等内太阳系天体的中晚期撞击历史提供了关键制约。

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内太阳系撞击档案

小天体高速撞击行星体表面，产生极端高压和极端高温，形成撞击坑，导致行星体表面岩石和矿物发生冲击变质效应。研究冲击变质特征，特别是高压矿物相，可获取撞击过程的压力、温度、时间等信息，成为定量化验证和揭示天体撞击历史的工具之一。

撞击坑统计定年模型显示，月球早期撞击通量非常高，此后逐渐下降并趋于稳定。

美国阿波罗计划和苏联月球计划的月球样品缺少形成于30亿年以来的玄武岩。我国嫦娥五号采集了年龄20亿年的玄武岩，但几乎没有关于撞击过程的信息，使月球中晚期演化阶段经历的撞击过程缺乏有效约束。

月球背面的南极艾肯盆地承载着数百万个撞击坑，是研究外来小天体撞击行星体表面产生冲击效应的理想区域。我国嫦娥六号在此采集的低钛玄武岩样本（喷发时间约为28亿年），恰好处于月球返回玄武岩样品年龄空窗期，为限定月球中晚期复杂的撞击历史提供了关键信息。

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月背“星痕”

研究团队在嫦娥六号低钛玄武岩中发现丰富的冲击变质特征，包括含高压矿物相赛石英—斯石英—柯石英的二氧化硅颗粒、熔长石、冲击熔融囊内的斯石英和沿贯穿熔融囊裂隙边界生长的定向石英簇，以及辉石的成分振荡环带等。

▲嫦娥六号低钛玄武岩岩屑中的冲击变质特征

团队通过岩相学和矿物学分析并结合冷却速率计算发现，这些冲击变质特征可能形成于四次撞击事件，其中形成高压矿物相熔长石和赛石英—斯石英—柯石英的撞击峰值压力约为30GPa至40GPa。

团队进一步通过冲击波物理模型计算确认，四次撞击事件中撞击体的直径为百米级，撞击月表速率为2km/s至3.4km/s。

嫦娥六号低钛玄武岩的冲击变质特征提示，28亿年以来，至少有四次百米级别的小行星撞击发生在月球背面南极艾肯盆地内约5.8×10³km²（低钛玄武岩单元面积）的区域范围内。

此前嫦娥五号样品研究和本次嫦娥六号样品研究表明，月球正面和背面返回样品经历的冲击强度基本与来自月表随机位置的月球陨石相当。这表明，在月球中晚期的演化进程中，其正面和背面经历的小天体撞击强度无明显差异。

论文链接：

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

来源：中国科学院地球化学研究所