科学家终于明白了为什么月亮有两个完全不同的面貌
一幅流星撞击形成月球背面南极-艾特肯盆地的示意图，导致地壳和地幔融化，挥发性元素蒸发。图片来源：Heng-Ci Tian
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：每晚，月亮升起时，熟悉的面孔朝向地球。它黑暗的火山平原形成了人们数千年来传说中的形状。然而，我们从未见到的那一面却讲述了截然不同的故事，那是崎岖的山脉、无数陨石坑和明显更厚的地壳。几十年来，这种显著的失衡一直默默困扰着科学家们。一个在同一时刻诞生的世界，怎么会变成两个截然不同的半身？
如今，带回的线索以细小尘埃形式开始显现。
中国嫦娥六号任务从月球背面带回的土壤和岩石表明，一场古老的灾难可能从内部重塑了月球。曾经看似表面谜团的作品，如今展现出一个深刻的内心故事，书写于热量、蒸汽与时间之间。
那个改变一切的深深伤痕
这些样本来自南极-艾特肯盆地，这是一个巨大的撞击坑，覆盖了月球表面近四分之一的面积。这可不是普通的陨石坑。它如此浩瀚和深邃，科学家们长期以来一直怀疑它是否穿透了月球的地壳，进入了地幔——那层蕴藏着月球最早历史线索的地幔。
中国科学院的研究人员之所以关注这个地点，是有原因的。如果说有什么事件能扰乱月球内部化学，那就是这个。该盆地代表了一场古老且极其强大的碰撞，足以在数十亿年后仍主宰着月球地貌的疤痕中留下痕迹。
从该遗址，嫦娥六号带回了对岸的珍贵材料，该区域至今大多未被直接采样触及。
四个片段与细致比较
研究聚焦于四块微小的玄武岩碎片，每个碎片大小不超过一粒砾石。尽管体积庞大，这些碎片却承载着巨大的信息量。科学家们利用高精度质谱仪，极其仔细地检查了岩石的同位素组成。
为了理解这些远侧样本的特殊之处，团队将其与阿波罗任务和中国嫦娥五号任务中从近侧采集的月球岩石进行了比较。这种比较使他们能够发现那些无法用偶然或普通火山活动解释的细微差异。
他们的研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上，揭示了原子内部隐藏着一种安静但强大的化学信号。
当原子记住热量时
关键线索在于同位素，即同一元素的质量略有差异。在远侧样本中，钾同位素明显比近侧的重。相比之下，铁同位素的重量仅略高一些。
这一区别意义重大。铁同位素的变化可以在火山过程中发生，而月球在这方面经历了广泛。然而，钾的表现则不同。它是一种中等挥发性元素，意味着暴露于高温下容易汽化。
当钾加热到沸腾程度时，较轻的原子往往以蒸气形式逸散，而较重的同位素则留在后面。远侧样本中丰富的重钾同位素向研究人员讲述了一个清晰的故事。某种东西让这片地区变得炽热，远超普通火山活动所能解释的范围。
原子本身似乎记得极端温度的时刻。
一场让月亮沸腾的碰撞
科学家们认为，形成南极-艾特肯盆地的古代撞击温度约为2800开尔文。这并非简单的表面打击。热量强烈且深厚，足以融化月球内部的部分区域。
随着碰撞使月球地幔沸腾，产生热量的元素被移位。研究人员称，这些元素被推向月球近侧，后来助长了广泛的火山活动。这或许能解释为何近侧以由古代熔岩流形成的黑色火山平原为主。
与此同时，远侧则被遗弃。由于这些火山成分较少，冷却方式也不同。剩下的是钾，带有更重的同位素特征，是它曾经遭受剧烈加热的化学回声。
在这种观点中，月亮的歪斜外观并非巧合。它是一次改变其内部、让两半球走向截然不同道路的持久后果。
石刻的行星不对称
这个想法既优雅又富有戏剧性。在月球历史早期的一次巨大碰撞改变了其地幔的化学成分，形成了我们今天仍能观察到的鲜明对比。一侧是平滑的火山平原。另一边是厚厚的地壳和崎岖的地形。
正如研究人员所写：“因此，我们的结果为月球地幔受到撞击引起的显著改变提供了有力证据，并表明大规模撞击可能在造成月球不对称中起到了关键作用。”
这是一个有力的声明，表明撞击不仅仅是表面事件，会留下陨石坑。他们可以深入一个世界，重塑其内部结构，塑造其数十亿年的命运。
四个样本中隐藏的警示
然而，科学家们小心翼翼地不宣称最终答案。他们的结论仅基于四个样本，尽管样本本身就很了不起。月球背面在如此细致程度上仍大多未被探索，需要更多材料来确认这次巨大撞击是否真正解释了月球的双面性质。
未来从远侧带回更多样本的任务可能会加强或完善这一图景。它们可能揭示这里观察到的化学模式是广泛存在还是仅限于该特定区域。
目前，故事依然引人入胜但尚未完成，就像一章写得足够清晰引人入胜，同时又足够开放，邀请人们进一步探索。
为什么这一发现重要
这项研究之所以重要，是因为它改变了我们对月球的理解，也改变了塑造岩石世界的各种力量。它表明，一次巨大的撞击可以深入地表下，从内部改变行星或卫星。月亮那张早已习以为常的面孔，或许是古老难以想象的高温时刻的可见结果。
通过阅读同位素的微妙语言，科学家们正在学习如何重建数十亿年前发生的事件，这些事件是望远镜无法目睹的。这些发现提醒我们，世界内蕴含着其历史，编码在原子层面，耐心等待着正确的问题被提出。
在揭示月球为何不平衡的过程中，这项研究让我们更接近理解暴力和高温如何创造宇宙持久秩序。月亮在我们的天空中稳稳而寂静，也揭示了即使是它平静的存在，也是在火焰中锻造而成。
研究详情
Heng-Ci Tian 等，南极-艾特肯盆地形成撞击驱动的挥发性损失同位素证据，《美国国家科学院院刊》（2026年）。DOI：10.1073/pnas.2515408123
