行星的氧逸度對于理解其起源和演化至關(guān)重要。月球正背面呈現(xiàn)明顯的二分性，包括玄武巖分布、地貌特征、化學(xué)成分和地殼厚度等。然而，正面和背面月幔的氧化還原狀態(tài)是否存在差異，尚不清楚。嫦娥六號(hào)任務(wù)首次從南極-艾特肯盆地（41.625°S，153.978°W）采回了月球背面樣品（1935.3 g），為研究月幔的二分性提供了特有機(jī)會(huì)。

    中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后張慧娟與其導(dǎo)師楊蔚研究員、吳福元院士及其合作者們，利用尖晶石V氧逸度計(jì)和輝石Eu氧逸度計(jì)，對23個(gè)嫦娥六號(hào)玄武巖巖屑進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，嫦娥六號(hào)玄武巖的平均氧逸度為ΔIW–1.93 ± 0.58，明顯低于月球正面的阿波羅玄武巖和嫦娥五號(hào)玄武巖（ΔIW–0.80 ± 0.64），指示嫦娥六號(hào)玄武巖的月幔源區(qū)比正面月幔更加還原（圖1），說明南極-艾特肯盆地的下伏月幔不僅具有超干(He et al., 2025, Nature)、超虧損(Zhou et al., 2025, Nature)的特征，而且處于超還原的狀態(tài)。

圖1 月球背面嫦娥六號(hào)玄武巖氧逸度與正面玄武巖氧逸度的對比

    這種月幔氧逸度的二分性可能與月球形成和演化的重大事件相關(guān)，可能的機(jī)制包括：（1）巖漿洋的不對稱結(jié)晶導(dǎo)致正面月幔的Fe金屬下沉到核部，使其幔部的Fe3+/∑Fe升高，導(dǎo)致正面月幔比背面月幔氧化（圖2①）；（2）南極-艾特肯盆地形成的大撞擊引發(fā)大量的S2和CO發(fā)生脫氣，導(dǎo)致背面月幔的Fe2+àFe0，從而使該地區(qū)的月幔氧逸度降低（圖2②）。

    盡管上述兩種機(jī)制的驗(yàn)證仍然具有挑戰(zhàn)性，但是可以從圖2看出，月球巖漿洋的不對稱結(jié)晶應(yīng)導(dǎo)致月球正背面氧逸度的整體差異（①）；然而，大撞擊只能導(dǎo)致南極-艾特肯盆地和風(fēng)暴洋克里普地體的氧逸度差異（②）。因此，未來對月球背面北半球和月球正面南半球的氧逸度進(jìn)行對比研究，可以識(shí)別這兩種機(jī)制。同時(shí)，通過分析嫦娥六號(hào)玄武巖的揮發(fā)性同位素，如K、Cl、Zn，也有助于闡明南極-艾特肯大撞擊導(dǎo)致的脫氣對氧逸度的影響。無論如何，南極-艾特肯盆地的超還原月幔為月球二分性成因提供了又一個(gè)新的制約。

圖2 月球正背面氧逸度二分性的形成機(jī)制示意圖

 

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