7月9日，中国嫦娥六号月球采样返回任务的首批四项研究成果，同日以封面形式登上国际学术期刊《自然》杂志，再次引起世界瞩目。

当天，中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所（以下简称地质地球所）研究员吴福元与来自中国科学院国家天文台（以下简称国家天文台）、南京大学开展月球样品研究的合作者们，收到了来自世界各地同行们的祝贺。

“衷心祝贺嫦娥六号团队及中国探月工程取得的卓越成就！这些突破性成果标志着我们对月球演化史的认知取得了重大进展，将有望改写教科书。”美国科学院院士、麻省理工学院教授本·韦斯（Ben Weiss）说道。

在当天中国科学院于北京举行的新闻发布会上，吴福元表示：“我们首先要致敬中国航天！正是过去20多年中国航天人的努力拼搏，创造了一个个辉煌，才开启了中国行星探测的新局面。”

打开月背“盲盒”

2024年5月3日下午，嫦娥六号在海南文昌发射时，吴福元正在美国出差，与北京时间相隔15小时时差。看到消息，他特别激动，整宿都在刷手机关注相关动态，彻夜未眠。

此前人类已有10次月球采样任务，包括美国6次阿波罗计划、前苏联3次月球计划、中国1次嫦娥五号任务，累计采集样品约384公斤。截至2024年底，人类还收集到708块月球陨石，总重量超1750千克。

在这些样品的基础上，嫦娥六号会带来哪些独特的突破与贡献呢？全世界为此瞩目。

自20世纪60年代太空任务首次实现绕月飞行以来，人们已经解构出月球形成演化的基本框架：在太阳系约46亿年前形成后的约3000万年，一颗火星大小的天体撞击原始地球，撞击产生的碎片经旋转聚集，逐渐形成了地球与月球，构成地月系统。撞击的巨大能量使早期月球处于熔融状态，熔融岩浆冷却结晶，形成今天的月球。

“这一过程可通过‘大撞击理论’和‘岩浆洋理论’解释。”吴福元在接受《中国科学报》采访时说。

然而，此前的研究多基于月球正面的样品与数据，岩浆洋的模型能否解释月球的“二分性”？学界就此并未达成广泛共识。

月球的“二分性”，即月球正面与背面在地质上存在显著差异。例如，月球正面的月壳厚度约为背面的一半，月球正面还分布着月球约90%的月海，且产热元素浓度更高、火山活动更频繁，但导致这种差异性的原因一直存在激烈争议。

“嫦娥六号最令人印象深刻的是，它成功地在先前被认为无法到达的月球着陆点执行采样返回任务。最关键的是，它从月球背面靠近南极-艾特肯（SPA）盆地的区域带回了样本。”美国科学院院士理查德·卡尔森（Richard W. Carlson）评价说。

嫦娥六号着陆器降落在一个“盆地套盆地”的区域——所降落的阿波罗盆地是一个直径约500公里的撞击坑，而阿波罗盆地则处于更大的SPA盆地内部。后者直径达2500公里，超过月球直径的一半，是太阳系中最大、最古老的撞击坑之一。一些研究者认为，这次巨大的撞击直接塑造了月球正面和背面的不对称性，但这一观点同样存在争议。

“嫦娥六号的着陆采样点位于两个盆地内，其目标就是获取可能是最深、最具研究价值的样品，为探索月球背面演化历史奠定基础。”嫦娥六号副总设计师、国家天文台研究员李春来对《中国科学报》说。

科研团队向超导磁力仪中放置月壤样品。地质地球所供图

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弥补“残卷”空白

基于嫦娥六号月壤样品研究，中国科学家关于月球最古老（SPA）盆地的研究，创造的多个“首创新”发现——揭示月背岩浆活动、古磁场、月幔水含量及地球化学特征，首次为人类揭开了月球背面的演化历史。

“这些研究正在彻底重塑我们对月球的认知。”英国开放大学行星科学与探测教授马赫什·阿南（Mahesh Anand）表示，“更惊人的是，部分样本揭示42亿年前的火山活动痕迹——这是迄今测得最古老的月海玄武岩。”

“28亿年的月背样本记录了当时月球上存在磁场，且强度与在月球正面更古老样本中观测到的磁场强度相似。这带来了一个问题：人们其实并不理解像月球这样小的天体最初是如何能够产生磁场的，更不用说让它持续运行近20亿年之久。”卡尔森说，这类问题正推动着更多研究工作，以理解行星产生磁场的基本机制。

韦斯认为，月背月幔“极度缺水”与月球正面形成鲜明对照，对月球起源理论提出挑战——大撞击假说认为月球形成时经历超高温事件，理应耗尽挥发性物质。

在月壤化学特征方面，国家天文台研究员李春来与地质地球所研究员杨蔚首次发现月球背面玄武岩来自极其亏损的源区，并提出了两种解释：一是月球地幔开始结晶时，正面与背面地幔共享一个高度亏损的岩浆源；二是SPA盆地撞击产生的热量部分熔融地幔，剥离了残留固体矿物中的不相容元素，导致28亿年前再次熔融时形成高度亏损的熔岩。

“无论哪种解释成立，这类研究都突显了样本返回任务的科学重要性。”美国佛罗里达大学地质科学系佛罗里达行星实验室研究员斯蒂芬·埃拉尔多（Stephen M. Elardo)在同期发表于《自然》的新闻与观点文章中评述道，“轨道遥感任务有助于从整体尺度研究月球，但实验室直接测量样本的价值远超远程观测。样本返回任务更复杂且成本更高，但科学回报巨大。”

会上，中国科学院院士、地质地球所研究员朱日祥表示，这一系列研究成果被《自然》杂志选为封面，封面语“Lunar History”（月球历史），既说明研究工作“揭示了月球SPA盆地的演化历史”，也说明“嫦娥六号样品的返回和研究创造了月球探测和研究的历史”。

除了此次四项《自然》进展，一年来，中国科学院的科学家们利用嫦娥六号样品还取得了其他许多科学突破。例如，揭秘了样品的物理、矿物和地球化学特征；提出月球岩浆活动是月壳厚度以及源区物质组成共同作用的结果，为月海玄武岩分布的二分性提供了全新认识；首次精确测定南极-艾特肯盆地形成于42.5亿年前，让人类在了解太阳系早期大型撞击历史方面有了更精确的“宇宙时钟”标尺。

中国科学院院士、中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远表示，月球演化的历史图谱，长期以来像一幅“残卷”——依赖美苏样本仅揭示了月球40亿至30亿年前的片段，如同仅知一个人的“青壮年”时代。而从中国嫦娥五号到嫦娥六号样品研究，为月球演化的历史残卷补上了关键几笔——首次填补了月球演化史的“晚年”与“童年”空白。

他表示，嫦娥五号任务从月球正面带回了迄今最年轻的月球火山岩——年龄约为20亿年。嫦娥六号样本的研究则显示，其最古老的物质年龄可追溯至42亿年前，彼时月球仅形成了2~3亿年。这些研究让中国科学家率先解开了“月球研究中的‘一老’与‘一新’两大核心问题”。

科研人员查看岩屑显微镜成像照片。国家天文台供图

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“像打仗一样攻坚”

“作为科技‘国家队’，中国科学院一直积极承担和参与国家航天重大科技任务。接收嫦娥六号月球样品后，中国科学院高度重视相关研究工作，发挥体系化建制化优势，全力组织科研攻关，抢占空间科学领域科技制高点。”发布会上，中国科学院副院长、党组成员何宏平说。

月球背面样品研究没有任何先例可鉴。2023年5月，早在嫦娥六号发射前一年，地质地球所就组建了嫦娥六号工作组，采取自愿参与学科整合相结合的组织方式，成立了核心团队。“那时候，基本上两周都要开一次讨论会，邀请专家到所里来座谈、做报告，探讨嫦娥六号应该聚焦哪些重大的科学问题。”吴福元介绍说，通过持续研讨，研究团队梳理出二十余个关键研究问题，每个问题明确专人负责，形成“有组织、有目标”的攻坚模式。

2024年5月3日，嫦娥六号发射当日，地质地球所成立了“嫦娥六号突击队”，围绕重点问题展开预研究；8月24日，当嫦娥六号样品分发后，研究所第一时间展开攻关。研究所专门为各研究组配备了会议室，每天晚上，会议室的灯都会亮到深夜。9月10日，收到样品后的第16天，各个团队完成的玄武岩测年、岩石学、地球化学、磁学、稀有气体等首批6项成果已经纷纷投稿。

“虽然有些累，但大家也很快乐。”吴福元说，“从国际层面来看，国际学术界对嫦娥六号的研究成果满怀期待。从国家发展的角度来说，中国正处于科技赶超、爬坡过坎的关键阶段，在深空探测这类前沿领域，我们必须以更快的速度突破，才能跟上甚至引领国际步伐。”

“当然，每个人都要做到‘快而不糙’，站在国家立场认识研究的意义，将攻关过程视为‘创造历史’的过程。像打仗一样攻坚，才能在最短时间内拿出高质量成果。”吴福元补充说。

在嫦娥六号任务中，国家天文台承担了从科学目标设计、着陆点选址，到载荷指令上行、数据接收处理，再到样品解封、制备、分析的从工程技术到科学研究的全链条工作。

“中国探月工程的成功是科学与工程深度融合的典型范例。”李春来在接受《中国科学报》采访时直言，“没有工程技术，科学发现无从谈起；而科学问题又指导工程优化，如采样点选择直接影响成果价值。”

中国科学院广州地球化学研究所工程师崔泽贤也表示，该所从样品研究前期就秉持“不打无准备之仗”的指导思想，从团队建设和技术准备两方面做好部署。目前发表的嫦娥六号相关研究，不仅为月球演化历史研究提供了新的视角，还揭示了月球背面火山活动和太空风化的特点，为未来月球探测和科研站建设提供了重要参考。

月球背面影像图。制图：李春来、刘建军、杨蔚、地面应用系统、国家天文台

形成“中国行星学派”

尽管多项成果填补月背研究空白令人振奋，但会上多位专家学者同时表示，应清醒地认识到，嫦娥六号月球背面样品仅揭开月球奥秘的一角，推动月球演化历史认知的突破，依然任重道远。

“中国行星科学已起步，且得到国际学界关注。”吴福元说，尽管研究水准显著提升，但仍需走出自主道路，要创建“中国的月球研究学派”，形成自己的思路与特色。

他表示，这意味着未来行星科学发展应注重“后发优势”。首先，技术突破是关键支撑，应利用我国在仪器载荷、地球化学分析、离子探针等方面的技术积累，为快速产出成果奠定基础；其次应聚焦关键核心问题，集中力量突破，而非“东敲西打”，跟着国外的研究热点走；此外在目前基础上，进一步结合物理学、工程学等多领域方法，加强跨学科融合。

“比如，嫦娥五号与六号样品的力学性质差别很大。前者打开储存瓶会自己飞走；而后者黏性较大，不会飞走。这说明它们在物理性质上存在不同。”吴福元举例说，目前推测这种差异可能与矿物和颗粒粒度有关，但尚未完全解开谜题。相关研究对于下一步建立月球基地、利用月壤进行3D打印等具有重要的实际意义。

行星科学正成为地球科学的新生长点，人才是推动这一前沿学科发展的重要支柱。吴福元介绍，地质地球所早在2003年就开始布局这一学科，2017年在中国科学院大学设立地球与行星科学专业。南京大学教授惠鹤九表示，2021年南京大学与地质与地球所共建“行星科学科教融合中心”，开启科研与教育的全面合作，目前已联合培养了一批年轻科研人才，为我国行星科学发展储备了重要力量。

如今，中国行星科学发展路线图已经绘就：2030年前后实现载人登月,建立月球基地;2050年前后,载人从月球基地飞向更远的行星,具备载人登火星能力。“地月同源，通过探月工程，我们将从月球这颗中继站，走进苍穹和宇宙，开创行星科学新的时代。”中国科学院院士王赤说。

“科学和技术是一家人，我们不但要在深空探测技术上提升能力，而且要在科学上提升认识，不断使我们对于宇宙、自然的认识站在新的起点上”嫦娥六号任务总设计师胡浩说。国家航天局探月与航天工程中心主任关锋也希望，未来通过航天重大工程，共同推进产学研深度融合，努力推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展，取得更多成果与发现。

“未来，随着更多‘一手数据’获取，中国行星科学将从‘跟跑’迈向‘并跑’，甚至在一些领域实现引领。”李春来说。