近日，南京大学张爱铖教授团队依托嫦娥六号带回的人类首份月球背面月壤，开展了高镁橄榄石和顽火辉石精细矿物成分分析，相关成果刊发行星科学国际权威期刊《Journal of Geophysical Research: Planets》。这项研究有两个核心发现：在南极-艾特肯（SPA）盆地采集的月壤里，没有找到确凿来自月球月幔的矿物；首次捕捉到月球正面、背面高镁顽火辉石钛元素含量的明显差异，刷新人类对月球内部演化的认知。
一、为什么全世界都盼着在这片月壤中找到月幔物质？
先看懂嫦娥六号独一无二的采样地点：月球背面南极-艾特肯盆地。它是全月球最大、最古老的巨型撞击盆地，直径超2500公里，相当于大半个中国陆地面积。有学者在研究了嫦娥六号月壤后，提出42.5亿年前一颗巨型天体狠狠撞向月球，撞击力道足以击穿薄薄的月壳，理论上会把地下几十到上百公里深的月壳物质和月幔物质混合在一起。
月球结构像分层鸡蛋：外层薄薄一层是月壳（人类以往阿波罗、嫦娥五号采样全来自月球正面月壳），中间厚厚的一层就是月幔，最中心是月核。数十亿年前月球诞生时，熔融岩浆形成全球性 “月球岩浆洋”，重的镁铁质矿物（如镁质橄榄石和镁质顽火辉石）下沉凝固，构成月幔主体；较晚形成的长石因为较轻所以上浮形成最原始的月壳。
长久以来，卫星遥感观测在SPA盆地探测到大量富镁矿物信号，镁橄榄石、顽火辉石被视作月幔 “身份证”—— 科学界普遍预测，嫦娥六号带回的月壤，一定会直接拿到月幔实物样本，解开月球起源、岩浆洋演化的终极谜题。
2024年6月，我国嫦娥六号顺利带回1935.3克月背月壤，全球行星科学界满怀期待，等待月幔物质的实锤证据。
二、南大团队细致 “解剖” 月壤矿物，推翻主流猜想
研究团队选取一块抛光月壤薄片，借助扫描电镜、电子探针和拉曼光谱等先进设备，逐一分析51颗含高镁橄榄石碎屑、27颗高镁顽火辉石碎屑，结合详细的岩相学观察，对矿物里主量元素（镁和铁）和钙、钛、铝、铬和镍等少量元素的含量进行了详细分析。
1. 高镁矿物不是来自月幔，两大真实来源浮出水面
大家原本认为 “富镁=月幔”，但化验结果给出相反结论：
· 撞击苏长岩碎屑（最主要来源）
SPA大撞击产生巨型熔池，月壳和浅层月幔物质发生混合冷却，形成大量富镁苏长岩，如今嫦娥六号月壤里绝大多数高镁橄榄石和顽火辉石都来自这类撞击产物。简单说：它们是撞击熔浆的 “副产品”，不是原生月幔。
· 镁质岩套岩石（少量颗粒来源）
镁质岩套岩石形成于深部月壳。目前主流观点认为，月壳镁质岩套岩石由早期岩浆洋高镁的月幔堆晶物质和富斜长石的月壳物质混合结晶而成，同样不是月幔岩石。
嫦娥六号月壤镍元素含量较高的橄榄石电子显微镜图像
2. 曾经被当作 “月幔线索” 的高镍橄榄石，另有成因
此前有研究提出，月壤里镍含量极高的高镁橄榄石是原始月幔结晶产物。本次研究基于岩相学特征和晶体生长过程中的动力学行为，提出了新的认识：
· 嫦娥六号月壤中观察到的含高镍橄榄石的岩屑，很可能是陨石撞击熔融重新结晶形成；
· 部分高镍碎屑还混入碳质球粒陨石（小行星撞击碎片）外来物质，镍元素来自天外撞击体，和月幔无关。
嫦娥六号月壤中高镁橄榄石的成分比较
月球正面和背面高镁顽火辉石的成分比较
3. 首次重大发现：月背高镁顽火辉石普遍 “缺钛”，和正面截然不同
这是本次研究最标志性成果：和阿波罗、嫦娥五号采集的月球正面样品相比，嫦娥六号所有高镁顽火辉石，二氧化钛含量系统性偏低。
通俗解释：钛元素是岩浆里的 “活跃分子”，辉石里钛多少，直接记录它诞生时岩浆的矿物配比。
团队通过数值模拟验证：月背SPA盆地撞击苏长岩里，顽火辉石占比极高；月球正面镁套岩石里辉石含量很少。辉石在岩浆里占比越高，会 “分摊” 钛元素，单颗矿物里钛含量就会大幅降低。
这条化学线索直接印证：月球背面浅层月幔以辉石为主，和月球正面矿物组成天生不一样，证明月球正背面内部演化存在巨大分异。
三、为什么SPA盆地本该有月幔物质，样品里却找不到？
既然巨型撞击能挖开月幔，为何嫦娥六号采样点没有？研究结合前人撞击模拟的结果给出了答案：
1. 月幔溅射物集中在盆地边缘，而非盆地中央平原
数值模拟显示，42.5亿年前撞击炸开的月幔岩石，会被高速冲击抛射到盆地外圈环形山地带；而嫦娥六号着陆区位于盆地内部月海平原，后期数十亿年无数小型撞击、风沙搬运，大量本地撞击熔浆碎屑覆盖表层，稀释甚至掩埋了稀少月幔碎片。
2. 数十亿年持续撞击 “改造” 所有碎屑
哪怕少量月幔碎片落到采样区域，漫长岁月里无数小型陨石反复冲击、熔融、混合，月幔矿物会和月壳、外来陨石物质彻底融合，失去独有的化学识别特征，很难分辨。
四、未来去哪找真正的月球月幔？研究给出明确方向
论文指出，想要采集纯粹、可明确识别的月幔实物，未来月球探测着陆点应当优先选择南极-艾特肯盆地外缘环形山（撞击溅射物堆积带）。同时研究提醒：仅依靠卫星遥感的镁元素信号，无法区分 “撞击熔融富镁岩石” 和原生月幔，必须依靠月壤实物微量元素精细检测，才能精准判别深部物质。
张爱铖教授是论文的第一作者和通讯作者。共同作者包括王汝成教授，研究生杜天然、张浪和张真光，以及国家天文台的周琴副研究员。
研究得到国家自然科学基金“矿物学”创新群体项目和杰出青年科学基金项目的资助。
论文链接：Zhang AC（张爱铖）, Du TR（杜天然）, Zhang L（张浪）, Zhang ZG（张真光）, Zhou Q（周琴）, Wang RC（王汝成）. 2026. Mineral chemistry of highly magnesian olivine and enstatite in Chang’e-6 lunar soil: Implications for the search for lunar mantle material. Journal of Geophysical Research: Planets, 131, e2026JE009945.https://doi.org/10.1029/2026JE009945
图文：豆包文字初稿，张爱铖修改和配图
审核：董 婷
