中国科学院广州地球化学研究所月球样品研究团队成员、博士研究生陈志铭在中国科学院院士徐义刚的指导下,基于嫦娥六号月壤中的主要物相(斜长石、撞击玻璃和辉石),研究揭示了嫦娥六号月壤中的外来组分及其来源。相关成果近日发表于《地球物理研究杂志:行星》(Journal of Geophysical Research: Planets)。
嫦娥六号月壤均质撞击玻璃主微量成分图。研究团队供图,下同
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嫦娥六号作为首次月背直接采样,其所带回的月壤样品为研究月球早期的撞击历史、月球背面火山活动以及月球二分性结构提供了重要的第一手资料。相比于嫦娥五号月壤主体由着陆区原地20亿年月海玄武岩风化形成(>90%),嫦娥六号月壤的成分明显区别于着陆区原地28亿年低钛月海玄武岩,暗示其中混入了数量可观的外来溅射物质。对这些外来组分的类型、含量及可能的来源进行评估,不仅有助于理解月表在外动力地质作用下的物质迁移过程,而且可以丰富对远离探测器着陆区的月表物质组成的认识。
为此,研究人员在中国科学院院长基金等项目的资助下,对嫦娥六号样品中的碎屑斜长石和撞击玻璃开展了详细的研究。结果表明:嫦娥六号月壤碎屑长石中外来溅射组分含有来自极低钛玄武岩、高地斜长岩和镁质岩套的贡献,体积占比约为36%。撞击玻璃在形态上分为均质(干净)和非均质(含未完全熔融矿物或岩屑等)两类,其中绝大多数(94 num%,95 vol%)非均质玻璃都为原地撞击而成,而近半数(45 num%,56 vol%)均质玻璃具有外来特征。除了碎屑长石中识别出的三种外来组分外,玻璃中还含有KREEP(富K,P和REE等不相容元素)和高地-月海混合类型组分。
嫦娥六号月壤模式丰度及碎屑长石和撞击玻璃中各组分类型与含量。
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此外,结合前人对嫦娥六号月壤辉石和矿物丰度研究,研究团队估算本次月壤样品中的外来组分体积占比约为24-34%。结合遥感数据和撞击坑年龄分析,嫦娥六号月壤中的高地斜长岩物质可能来自Vavilov和/或Pythagoras撞击坑,镁质岩套物质最有可能为Chaffee S crater和White’坑溅射物,KREEP物质可能来自采样点西侧的Birkeland坑,而极低钛玄武岩和高地-月海混合物质可能来源于采样点东侧Southern mare 2单元或采样点下伏古地层。
该研究定量揭示了嫦娥六号月壤的物质组成。相比采用单一矿物或者全月壤成分的方法,该方法精度更高。此次研究表明,相比于嫦娥五号月壤,嫦娥六号月壤具有显著高比例的外来溅射物组分。识别出的高地和KREEP物质,对后续月球地质演化及月壳物质分布等研究具有重要意义。
相关论文信息:https://doi.org/10.1029/2025JE008976
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