嫦娥五號和嫦娥六號返回月壤樣品為研究月球正反面的差異提供了前所未有的機會。中國金宝搏入口188地空學院黃方團隊和秦禮萍團隊合作，通過對比嫦娥五號和六號返回月壤樣品的硅同位素數據，揭示了月球背面相比于正面有更強烈的太空風化特征。研究成果以“Space weathering on the lunar nearside and farside constrained from Si isotopes”為題，于5月7日發表于國際知名學術期刊《自然-通訊》（Nature Communications）。
太(tai)(tai)空(kong)風(feng)化(hua)是月(yue)(yue)球(qiu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)物(wu)(wu)質(zhi)長期在宇宙射線、太(tai)(tai)陽(yang)風(feng)、微(wei)隕石撞擊等因素作用(yong)下發(fa)生的一系列物(wu)(wu)理、化(hua)學變(bian)化(hua)過(guo)程(cheng)，對月(yue)(yue)球(qiu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)物(wu)(wu)質(zhi)的成分和結構具(ju)有顯著(zhu)影響（圖1）。為深入評估月(yue)(yue)球(qiu)正(zheng)反(fan)面(mian)(mian)(mian)的太(tai)(tai)空(kong)風(feng)化(hua)的效(xiao)應，研究團(tuan)隊利用(yong)中金宝搏入口188金屬穩定同(tong)位(wei)素實驗室(shi)先進的同(tong)位(wei)素分析技術，對嫦娥(e)五號和六號返回的月(yue)(yue)壤樣(yang)品進行(xing)高精度硅同(tong)位(wei)素分析，測定了(le)來自月(yue)(yue)球(qiu)正(zheng)面(mian)(mian)(mian)和背面(mian)(mian)(mian)樣(yang)本的硅同(tong)位(wei)素組成。這一研究為理解月(yue)(yue)球(qiu)正(zheng)反(fan)面(mian)(mian)(mian)太(tai)(tai)空(kong)風(feng)化(hua)過(guo)程(cheng)的差異提(ti)供了(le)新的非傳(chuan)統(tong)穩定同(tong)位(wei)素證(zheng)據，有助于完善月(yue)(yue)球(qiu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)物(wu)(wu)質(zhi)演化(hua)模型。
圖(tu)1 （左）嫦娥五號、嫦娥六號、Apollo、Luna任務的著陸點（引自Li et al., 2024）；（右）微隕石撞(zhuang)擊引發的太空風(feng)化卡通圖(tu)
嫦娥五號月壤的δ30Si平均值為-0.06±0.05‰（2SD），嫦娥六號月壤的δ30Si為0.04±0.05‰（2SD），都高于全硅酸鹽月球（-0.29±0.08‰，2SD）。嫦娥五號巖屑的δ30Si和全硅酸鹽月球類似，六號巖屑的硅同位素組成略重（圖2）。這個差別可能產生于太空風化作用中微隕石撞擊過程。高速運動的微隕石撞擊月表，會導致表層物質局部熔融，月壤中的硅以SiO的形式進行自由揮發。在這個過程中，輕硅同位素優先進入氣相，使得殘余熔體中富集較重的硅同位素。揮發形成的蒸汽可能會發生逃逸，之后再沉積回月表，最終導致表層月壤物質的硅同位素與玄武巖之間產生了分餾。此外，月球背面嫦娥六號樣品的δ30Si整體高于正面嫦娥(e)五號樣品，表明月球背面采(cai)樣區經歷了(le)更(geng)為強烈的(de)(de)太空(kong)風化作用。這(zhe)種風化程度(du)的(de)(de)差異可能(neng)與更(geng)長的(de)(de)暴露(lu)時間、更(geng)快的(de)(de)微隕石撞擊速(su)率或更(geng)高的(de)(de)撞擊頻(pin)率等因素相關。
圖 2 本研(yan)究中(zhong)嫦娥(e)樣(yang)(yang)本和月(yue)球隕石(shi)的硅同位(wei)素(su)數據，以及文獻中(zhong)的阿波羅樣(yang)(yang)本背景值（灰(hui)色符號）
論(lun)文第一作者(zhe)(zhe)(zhe)為188bet足球地球和(he)空間科學(xue)(xue)學(xue)(xue)院(yuan)碩(shuo)士(shi)研究(jiu)生張惠妍，通訊作者(zhe)(zhe)(zhe)為于慧敏副研究(jiu)員、秦禮(li)萍教授和(he)黃方教授，合作者(zhe)(zhe)(zhe)包括湯(tang)浩嵐(lan)特任教授、康晉霆副教授、沈驥特任教授等。該研究(jiu)得到了國(guo)家(jia)自然科學(xue)(xue)基金、中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)院(yuan)比(bi)較行星學(xue)(xue)卓越創(chuang)新中(zhong)心(xin)、安(an)徽(hui)省杰(jie)青等項目的(de)支持。
論文鏈接：//doi.org/10.1038/s41467-025-59577-6
（地球和(he)空間(jian)科(ke)學學院、科(ke)研(yan)部(bu)）
