北京
受地球潮汐锁定影响，月球始终以同一面朝向地球，这一面被称为月球正面；而永远背对着地球的那一面，被称为月球背面。长期以来的遥感探测表明，月球正、背面存在显著的差异：正面地势平缓、月海玄武岩分布广泛且富集克里普组分；背面则以古老高地为主、月壳明显更厚、月海稀少（图1）。这种全月尺度的非对称现象被称为月球的“二分性”，其成因一直是月球科学中最核心的未解之谜。
图1 月球正面和背面二分性表征
针对这一重大科学问题，国际学界存在两类相互竞争的模型。一是“原生结晶模型”，认为月球岩浆洋本身就存在不对称结晶，背面结晶更快、完成更早，导致形成了更厚、富镁且贫克里普的背面月壳。二是“次生改造模型”，强调在岩浆洋固结之后，通过天体撞击、地球辐射或潮汐加热等外部机制，引发了月球内部物质的大尺度非对称迁移。然而，由于此前人类所有的月球采样任务均局限于正面，上述模型多依赖于遥感观测或计算模拟，长期缺乏来自月球背面样品的直接约束，极大地限制了我们对月球二分性演化历史的准确解读。
嫦娥六号任务实现人类首次月球背面采样返回，为解开这一谜团提供了关键契机。中国科学院地质与地球物理研究所陈意研究员团队，从10克月壤中分选出2000余颗大于200微米的岩屑，并从中遴选出7颗毫米-亚毫米级典型的斜长岩岩屑（图2），开展了系统的矿物学、岩石学、地球化学和年代学研究。研究表明，这批月背斜长岩均属于亚铁斜长岩（FANs），其矿物组成、主量与微量元素特征与阿波罗计划采回的月球正面斜长岩高度一致（图3）。这一关键证据表明，月球正、背面的原始月壳在物质成分上并无本质差异，揭示了全月尺度上一致、对称的岩浆洋结晶序列，直接否定了流行近半个世纪的岩浆洋“不对称结晶”假说。
图2 嫦娥六号返回月壤中的7颗代表性斜长岩岩屑
图3 嫦娥六号矿物主微量元素特征
更重要的是，研究团队在其中一颗斜长岩岩屑的局部区域内，发现了4颗粒径为4−10微米的锆石（图4）。通过阴极发光和电子背散射衍射图像分析显示，该含锆石区域呈现出显著的麻粒岩相高温静态重结晶特征。微量元素分析揭示，重结晶斜长石的成分更接近阿波罗镁质岩套中的斜长石（图3），富集钍、磷和稀土元素，且具有较低的铕正异常，展现出鲜明的克里普组分特征，指示该斜长岩曾遭受富克里普岩浆的上侵交代与热改造（图5）。锆石SIMS铅同位素定年结果将该重结晶事件的年龄限定于4410 ± 8 Ma。这些结果不仅证明了月球背面同样存在克里普物质，支持正、背面岩浆洋在结晶晚期的物质组成高度一致，更暗示了月球背面的岩浆洋在44.1亿年前已基本固结。这与月球正面样品中锆石限定的固结时间完全吻合，表明在太阳系形成约1.5亿年内，全月尺度的岩浆洋已冷却固结完毕。
图4 嫦娥六号斜长岩重结 晶区域形貌及 锆石SIMS铅同位素定年结果
图5月背岩浆洋固结与月壳热改造过程示意图。（a）44.1亿年前，月球岩浆洋结晶形成了月幔堆晶体、原始月壳及初始克里普层；（b）约44.1亿年时，富克里普岩浆对原始月壳实施交代与热改造，引发局部克里普组分的富集以及斜长岩月壳的重结晶作用
这项突破性工作表明，月球正、背面的原始月壳在物质组成和形成时间上具有全月对称性，颠覆了岩浆洋“原生不对称结晶”的传统认知。这意味着，神秘的月球二分性并不是天生如此，而更可能归因于岩浆洋固结之后的次生演化与改造过程。
研究成果发表于国际学术期刊自然·通讯（王则灵†，陈浩杰†，陈意*，苏斌，Ross N. Mitchell，周琴，杨赛红，岳宗玉，贾丽辉，张迪，李晓光，原江燕，吴石头，刘丽军，李秋立，李春来，李献华，吴福元. Chang’e-6 farside anorthosites indicate hemispherically comparable magma ocean solidification. 自然通讯, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-73258-y .）。研究受国家自然科学基金项目（42525205，42441802），中国科学院前沿科学与基础研究局项目（QYJ-2025-0104）和中国科学院地质地球所重点部署项目（IGGCAS-202401）联合资助。
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