3月21日，中国科学家通过嫦娥六号采回的月球背面月壤样品，确定月球最古老、最大的撞击遗迹——南极-艾特肯盆地（SPA盆地）形成于42.5亿年前，该研究为太阳系早期大型撞击历史提供了初始锚点，对理解月球乃至太阳系早期演化具有重大科学意义。
相关成果论文已在学术期刊《国家科学评论》（NSR）发表。
▲嫦娥六号苏长岩记录42.5亿年前月球南极-艾特肯大型撞击事件。苏斌 绘制
01
太阳系撞击史的黄金参照
撞击作用是天体形成与演化过程中最重要的外部动力过程。月球表面的陨石撞击坑，是太阳系撞击的历史印记。
其中，直径约为2500公里的巨型撞击坑SPA盆地，是月球最古老的撞击“疤痕”，记录了月球幼年时期遭受的巨大“创伤”。
SPA盆地的形成时间，不仅是月球演化历史的关键节点和撞击历史的起始锚点，还可作为校准太阳系撞击史的黄金参照，为火星、水星等行星撞击坑建立统一年龄标尺，是太阳系留给人类珍贵的“宇宙时钟”。
因此，精确限定SPA盆地形成时间，是国际深空探测领域长期以来的首要科学目标之一。
02
破译撞击“密码”的良机
科学家此前通过撞击陨石坑统计法，推测SPA盆地的年龄从42.6亿年至大于43.3亿年不等。
但通过对月球陨石样品和采自月球正面的阿波罗样品进行研究发现，43.5亿年至43.3亿年发生过一次全月球的热事件，推测为SPA大型撞击事件。
然而，人类从未获得来自月球背面SPA盆地“第一现场”的样品实证。
得益于嫦娥六号任务，人类首次获得采自月球背面SPA盆地内部的月壤样品，为确定该盆地形成时间提供了绝佳机遇。
不过，嫦娥六号着陆器位于SPA盆地内部阿波罗盆地的月海玄武岩区，该区域在SPA大型撞击之后，还经历了多次撞击和28亿年的玄武岩喷发覆盖，导致月壤中蕴含不同时期的物质碎片。
遥感光谱数据和撞击溅射模拟结果显示，SPA盆地和阿波罗盆地内部的非月海物质主体均为苏长质岩石。嫦娥六号月壤样品有可能捕获来自阿波罗盆地、SPA盆地以及周边区域其他撞击坑的溅射物。
如何精准破译代表SPA盆地的撞击“密码”，成为限定该盆地形成时间的首要挑战。
03
锚定SPA盆地年龄
中国科学院地质与地球物理研究所陈意研究员带领团队，从5克月壤中分选出1600余颗大于200微米的岩屑，并从中挑选出20颗具有代表性的苏长质岩屑颗粒，开展岩石学、地球化学和年代学研究工作。
研究发现，尽管这些苏长质岩屑在全岩成分和矿物组成上，与月球正面阿波罗样品中的苏长岩一致，但在矿物的主、微量元素成分上有明显区别。
极低的挥发性元素含量、较高的Ni/Co比值和熔融残留矿物，均指示这些苏长质岩屑为撞击熔岩，是一类新型的月球苏长岩，团队将其命名为南极-艾特肯苏长岩（SPANs）。
团队进一步通过岩屑中微小（1微米-5微米）含锆矿物，开展铅同位素定年分析，识别出42.5亿年和38.7亿年两期撞击事件。
其中，42.5亿年苏长岩呈现不同的矿物粒度和结构，并且矿物的主、微量元素从粗粒到细粒呈现明显演化趋势，表明它们来自同一撞击岩浆池不同层位分离结晶的产物。
基于遥感数据，发现42.5亿年苏长岩来自SPA盆地内环的成分异常区。
综合以上证据，团队最终限定SPA盆地形成于42.5亿年前。
该成果证明，在太阳系形成之后约3.2亿年，一次大型撞击事件形成了月球最大的撞击遗迹——SPA盆地，为月球撞击坑统计定年法提供了来自月背的初始锚点。
基于月球正面样品校正的撞击曲线计算，SPA盆地模式年龄与同位素定年结果基本一致，表明月球早期正面和背面的撞击通量大致相当。
此外，该研究确认43.5亿年至43.3亿年的全月热事件，与SPA大型撞击无关，为重塑月球早期一级演化序列提供了参考基点和科学依据。
转自“中科院之声”微信公众号，来源：中国科学院地质与地球物理研究所。
嫦娥五号月球样品研究前沿与进展.2022
ISBN 978-7-03-077074-5
作者：贺怀宇
北京：科学出版社，2024.01
2020年12月17日，嫦娥五号样品舱成功着陆内蒙古四子王旗，带回了1731g月球样品，这是我国首次完成地外天体样品采集，也是人类44年来再次取回新的月球样品。2021年7月12日，国家航天局在中科院国家天文台举行嫦娥五号任务第一批月球科研样品发放仪式起，大量国内单位参与到了月球相关的科学研究中，并取得了大量成果。为宣传嫦娥五号的科研成果，在国内外期刊上发表过相关研究文章的作者将研究成果以中文介绍的形式呈现给读者。本书共集结了截至2023年1月的已发表文章53篇，均由一线研究人员撰写，力求准确详实、通俗易懂，向愿意了解月球研究的读者展示我国最新科研进展，提供第一手资料。
月球遥感概论
作者：陈圣波
北京：科学出版社，2024.09
月球是人类深空探测的前哨站。人类月球探测活动主要有地基观月、月球卫星探测、月面巡视探测和月球陨石分析等不同探测手段。月球遥感从地月系统出发，该书重点关注已有月球遥感卫星与载荷的技术特性及其应用成果。电磁波原理是月球遥感的基础。该书分别整理了月球反射光谱、发射光谱和微波辐射特性。由此，本书系统给出了人类开展的月球地形、表面成分、月壤特性、深部物理和大气遥感探测的方法和结果，作为后续月球遥感探测研究及其应用的基础。
月球无人钻取采样器设计技术
ISBN 978-7-03-078563-3
作者：殷参等
北京：科学出版社，2024.06
本书融入了研制团队十余年的科研成果和工程经验，将技术原理与工程实践相结合，系统论述了空间机械系统与月球钻探领域深度融合的钻取采样技术，构建了完整的技术体系。内容包括：双管单动、无滑差原位柔性取芯方法、采样机具与月壤物质相互作用及颗粒流场分布规律、无人钻取采样总体设计、高适应性取芯机具设计技术、钻进状态感知及钻取规程设计技术等。
月球颗粒与发动机羽流的相互作用
ISBN 978-7-03-071968-3
作者：崔玉红,王建山,谢宇新
北京：科学出版社，2022.04
本书共10章，第1章是月壤颗粒与发动机羽流相互作用研究概述，第2章是月壤颗粒被喷射的临界质量和月表形成月坑的尺寸，第3章是发动机羽流场与分区，第4章是计算参数的选择，第5章是月壤颗粒受力影响因素，第6章是羽流场中月壤颗粒的相互碰撞问题，第7章是羽流场中月壤颗粒的扩散问题，第8章是月壤颗粒与发动机羽流的双向耦合问题，第9章是与阿波罗登月实测数据的对比验证，第10章是总结与展望。
月球旅店
ISBN 978-7-03-062369-0
作者：吴季
北京：科学出版社，2019.10
一封10年前留给自己的家信，使肖家远的女儿肖凌宇踏上了前往月球的旅程，无论是从起飞到返回地球的所有技术细节，还是她在旅途中所经历的心路历程，其真实程度都会给读者带来意想不到的震撼。与大多数科幻小说通常描写距今几百年之后的虚幻世界不同，本书通过20～25后前往月球的旅客和基于当下技术背景的月球旅店的构思设计与融资过程两条故事线，展现了前往月球旅游对游客的独特吸引力和实现这个愿景接近真实的技术途径与可行性。使这一切成为可能的，正是肖凌宇的父亲——一个将毕生奉献给国家任务的航天型号总师，为实现人类走出地球摇篮这个富有情怀的使命，在退休之后集团体之力所开辟和实践的新航天事业。
婵娟之谜——月球的起源与演化
作者：胡中为
北京：科学出版社，2015.10
近年来，月球的空间探测进入新发展时期，其重要任务之一就是研究月球的起源演化史。嫦娥飞船探月工程以来，我国关心月球的天文爱好者日益增多。本书作为中高级科学普及读物，图文并茂，深入浅出，兼顾趣味性、通俗性与科学性，为一般读者，尤其青少年进入月球世界打开便捷通道。全书分为十二部分，从神话传说到月球文化谈起，介绍月球的观测研究简史，接着概述月球与地球及太阳的关系、月球的基本特性、月球物质和月球陨石、月球的物理场和内部结构、太阳系起源与行星形成，在这些观测研究结果的基础上，主要篇幅论述月球的起源月球的地质过程和年代学、月球的热演化和岩浆活动、月球的地质历史，最后总结给出月球演化史概述。
（本文编辑：刘四旦）
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