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國家航天局圖片
在中秋節之際，國家航天局和國家原子能機構6日聯合發布嫦娥六號月球背面樣品研究最新成果。中國科學家首次基於嫦娥六號月球背面樣品（月壤）研究發現，月球背面月幔相比月球正面更「冷」，這一發現進一步深化了人類對月球「二分性」現象的認識。
提供岩石學與地球化學等科學依據
國家航天局和國家原子能機構6日聯合發布嫦娥六號月球背面樣品（月壤）研究最新成果。該研究結果由中核集團核工業北京地質研究院、北京大學、山東大學共同合作完成，在9月30日已刊發於國際頂級學術期刊《自然·地球科學》（Nature Geoscience）官網。
《自然·地球科學》（Nature Geoscience）官網擷圖
該研究為月球正面與月球背面的月幔溫度差異提供了岩石學與地球化學等科學依據，為月球演化和「二分性」特徵研究提供了關鍵科學數據。這也是中核集團科研團隊繼2022年在月壤研究中發現新礦物「嫦娥石」後，核與航天跨行業、跨專業聯動取得的新成果。
月球內部特徵對演化研究至關重要
月球就像一本記錄太陽系歷史的書籍，而月幔是這本書中的「核心章節」。月幔位於月殼之下，是月球體積最大的組成部分，月球古老的火山活動正是由月幔物質上湧形成的。因此，月幔等月球內部特徵對於月球演化研究至關重要。
嫦娥六號月球背面月壤樣品（國家航天局圖片）
在研究中，科學家利用可「偵探」的多種手段，對我國嫦娥六號從月球背面帶回的玄武岩樣品進行了精細分析。這些樣本的化學成分如同一個「黑匣子」，記錄了其形成時的深部溫度壓力等信息。科學家通過對月壤玄武岩樣品中典型單斜輝石、斜長石等礦物的成分分析，運用「單斜輝石單礦物溫壓計」「單斜輝石-熔體平衡溫壓計」「斜長石-熔體平衡溫壓計」三種不同的溫壓計來計算單斜輝石、斜長石結晶溫度與壓力。
嫦娥六號月球樣本玄武岩中單斜輝石、斜長石-d（國家航天局圖片）
為確保研究結果的科學性，團隊還通過岩石學模型模擬了嫦娥六號玄武岩結晶過程。以上四種獨立方法得出了一致結果：嫦娥六號玄武岩樣品的結晶溫度約為1100℃，比來自月球正面的嫦娥五號等樣品低約100℃。
單斜輝石單礦物、單斜輝石-熔體溫壓計溫度壓力計算及岩石學模型模擬（國家航天局圖片）
月球正面與背面玄武岩單元月幔潛能溫度（國家航天局圖片）
研究團隊還通過玄武岩全岩成分重建原始岩漿化學組成，計算月幔潛能溫度，發現月球背面月幔潛能溫度（約1400℃）低於月球正面（約1500℃）。科研團隊還利用月球遙感數據在更大區域尺度上進行驗證分析，他們選取了月球正面和背面的月海玄武岩區域，通過衛星遙感獲取的表面岩石化學成分計算，表明月球背面月幔潛能溫度低於正面約70℃，與樣品分析結論相近，這進一步增強了研究成果的可信度。
聯合團隊通過四種獨立的方法得到嫦娥六號玄武岩結晶溫度，相比於來自月球正面的嫦娥五號等樣品低約100℃。另通過玄武岩全岩成分計算月幔潛能溫度，對比發現月球背面月幔潛能溫度低於月球正面。通過月球遙感數據在更大區域尺度上進行驗證分析，結果表明月球背面月幔潛能溫度低於正面，與樣品分析結果一致。綜上，月球背面月幔相比月球正面更「冷」。
月球正面和背面差異稱「二分性」
此次研究發現月球背面月幔相比月球正面更「冷」，這進一步深化了人類對月球「二分性」現象的認識。此前研究發現，月球正面和背面在地形地貌、元素分布和地質單元特徵等方面均存在巨大差異。
如﹕正面相對平坦開闊，背面布滿溝壑、峽谷和懸崖，地形起伏也更大，形成類似「盾牌」的複雜地形；月球正面有著較多的月海，這是由早期火山活動形成的平坦的玄武岩區域，佔據了月球正面30%以上，而月球背面只有約1%-2%的月海；月球正面富含放射性元素，而背面相對虧損等。科學家們將月球正面和背面的差異性稱為「二分性」現象，並將其列為探索月球奧秘的幾個最為關鍵的科學問題之一，並認為這可能與月球的形成與演化歷史密切相關。