空间中心科研人员在月球阿波罗盆地纯斜长岩分布研究取得进展

月球的正、背面不对称性是月球研究的重要科学问题。我国嫦娥六号探测任务于2024年6月25日从月球背面阿波罗盆地成功返回了1935.3克样品，标志着人类首次成功从月球背面采样并返回地球。阿波罗盆地位于月球南极-艾肯（South Pole–Aitken, SPA）盆地东北缘，该区域被大型撞击事件重复挖掘，月壳较薄，地质过程复杂，物质来源多样，为嫦娥六号样品解译带来了挑战。近日，中国科学院国家空间科学中心研究团队联合美国夏威夷大学、中国科学院地球化学研究所等国内外研究机构，在月球阿波罗盆地结晶斜长岩出露、原始月壳保存情况和地质演化方面取得进展。

月球早期经历岩浆洋（Lunar Magma Ocean, LMO）结晶过程，富钙斜长石因密度较低在岩浆洋晚期上浮，形成斜长质原始月壳。早期阿波罗任务中已获取月球正面斜长岩样品，但其代表性和空间覆盖范围有限，目前尚缺乏对月球背面斜长岩的系统认识。月球正、背面月壳存在显著差异，因此对月球背面月壳斜长岩样品的研究是全面认识月球岩浆洋过程和早期演化的关键。SPA盆地作为月球最古老、最深的撞击盆地，其形成过程被认为几乎剥离了整个区域的原始月壳，在以前的遥感探测中也仅识别出少量的纯斜长岩出露（图1）。

本研究利用Kaguya多波段成像仪（MI）提供的可见-近红外光谱数据（空间分辨率60 m/pixel），系统分析了阿波罗盆地内斜长岩的出露情况。以1.25 μm波段的吸收特征作为斜长石识别指标，并与来自RELAB光谱数据库、模拟光谱及Apollo样品的斜长岩光谱进行比对，最终识别出51处具有显著斜长石光谱吸收特征的出露点（图1c、d蓝色点和图2），其光谱吸收特征表明斜长石含量超过95 wt.%，可归类为纯斜长岩（pure anorthosite）。这些出露点分布在阿波罗盆地的北缘、南缘、盆底及中央峰环结构上，主要为晚期撞击坑的坑壁和中央峰区域（图3）。

嫦娥六号着陆区位于阿波罗盆地南部月海平原区域，周边分布多个含纯斜长岩露头的撞击坑，包括Chaffee S、Borman及多个小型撞击坑（图1c）。利用溅射物厚度分布模型计算显示，这些斜长岩出露撞击坑的溅射物在嫦娥六号着陆点的覆盖厚度超过10 cm，极有可能被嫦娥六号任务采集到。此外，阿波罗盆地还存在多个低钙辉石出露区域 (图1橙色点)，代表着潜在的月幔物质。因此，嫦娥六号返回样品中可能同时包含原始月壳和月幔物质，为深入探讨岩浆洋结晶过程、月壳-月幔演化等月球早期历史提供了独一无二的样品。

本研究在阿波罗盆地系统识别出丰富的纯斜长岩露头，表明经历SPA和阿波罗盆地撞击事件后，该区域的原始月壳成分并没有被完全移除，且可能被后期撞击坑挖掘出露。本研究不仅弥补了此前对阿波罗盆地区域原始月壳分布认识的不足，并为嫦娥六号着陆点附近的地质演化与采样背景提供了重要参考。

该项工作以“Crystalline Ferroan Anorthosite Identified in the Lunar Apollo Basin”为题发表在JGR: Planets上，论文第一作者为中国科学院国家空间科学中心郭弟均副研究员，通讯作者为刘洋研究员。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项（B类）、国家空间科学中心攀登计划等的支持。

论文链接：http://dx.doi.org/10.1029/2024JE008690

图1 （a）以SPA盆地为投影中心的月球数字高程模型。（b）、（c）、（d）分别表示阿波罗盆地区域月壳厚度、影像、MI数据假彩色影像，图（d）中R、G、B通道分别为900 nm、 1050 nm和1250 nm吸收深度。

图2 已识别出的51处斜长岩露头的去连续统光谱，根据其地理位置分为四组：（a）北部盆缘，（b）盆底，（c）峰环，（d）南部盆缘。

图3 嫦娥二号CCD图像（左）与MI假彩色影像（右）上展示的5个代表性斜长岩出露点的局部放大图。蓝色点标记富铁斜长岩的出露点，箭头指向北方。

（供稿：天气室）