中國金宝搏入口188利用嫦娥樣品月壤的硅同位素揭示月球正反面太空風化差異
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)空風化(hua)(hua)是月(yue)(yue)球(qiu)表(biao)面(mian)(mian)物(wu)質長期在(zai)宇(yu)宙射線(xian)、太(tai)陽(yang)風、微隕石撞(zhuang)擊等(deng)因素作用下發生的一(yi)系列物(wu)理、化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)過程，對月(yue)(yue)球(qiu)表(biao)面(mian)(mian)物(wu)質的成(cheng)分和(he)結構具有(you)顯(xian)著影響（圖1）。為深(shen)入評估月(yue)(yue)球(qiu)正(zheng)反面(mian)(mian)的太(tai)空風化(hua)(hua)的效應，研(yan)(yan)究團隊利用中金宝搏入口188金(jin)屬穩定同(tong)位(wei)(wei)素實驗(yan)室先(xian)進的同(tong)位(wei)(wei)素分析(xi)技術，對嫦(chang)娥五號和(he)六(liu)號返回的月(yue)(yue)壤樣品進行高精(jing)度(du)硅(gui)同(tong)位(wei)(wei)素分析(xi)，測定了來(lai)自(zi)月(yue)(yue)球(qiu)正(zheng)面(mian)(mian)和(he)背面(mian)(mian)樣本的硅(gui)同(tong)位(wei)(wei)素組成(cheng)。這一(yi)研(yan)(yan)究為理解月(yue)(yue)球(qiu)正(zheng)反面(mian)(mian)太(tai)空風化(hua)(hua)過程的差異提供了新的非傳統穩定同(tong)位(wei)(wei)素證據(ju)，有(you)助(zhu)于完善月(yue)(yue)球(qiu)表(biao)面(mian)(mian)物(wu)質演化(hua)(hua)模型。
圖1 （左）嫦娥五號、嫦娥六(liu)號、Apollo、Luna任務(wu)的著陸點（引自Li et al., 2024）；（右(you)）微隕(yun)石撞擊引發的太空(kong)風化卡通(tong)圖
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(gao)于正面(mian)嫦娥五號(hao)樣品(pin)，表(biao)明(ming)月球背(bei)面(mian)采(cai)樣區經歷了更為強烈的太空風化作用。這種風化程度(du)的差異可能(neng)與更長的暴露時間、更快的微隕石(shi)撞擊速(su)率或更高(gao)的撞擊頻率等因(yin)素相關。
圖 2 本(ben)研(yan)究中(zhong)嫦娥(e)樣本(ben)和月球(qiu)隕石的(de)硅同位(wei)素數據，以及(ji)文(wen)獻(xian)中(zhong)的(de)阿(a)波羅樣本(ben)背景值（灰(hui)色符號(hao)）
論文第一作者為188bet足球地球和空間科學(xue)學(xue)院碩士研究生張惠(hui)妍，通訊作者為于(yu)慧敏副(fu)研究員、秦(qin)禮萍(ping)教(jiao)授和黃方教(jiao)授，合作者包括湯浩嵐特任教(jiao)授、康晉霆副(fu)教(jiao)授、沈驥(ji)特任教(jiao)授等。該研究得(de)到(dao)了(le)國家(jia)自然科學(xue)基金、中國科學(xue)院比較(jiao)行星學(xue)卓越創新中心、安徽省杰(jie)青等項目的支持。
論文鏈接：//doi.org/10.1038/s41467-025-59577-6
（地球和空間(jian)科(ke)學學院、科(ke)研部）
