图 月球南极-艾特肯盆地撞击导致月幔物质挥发示意图

　　月球表面遍布的大小不一的陨石撞击坑见证了太阳系漫长的撞击历史。这些撞击坑显著地改变了月表的形貌与化学组成，但其能否影响深部月幔以及如何影响，长期以来存在争议。南极-艾特肯盆地是月球上最古老、规模最大的撞击坑，直径约2500公里。如此巨大的撞击可能对月球深部造成影响。数值模拟显示，该撞击事件至少挖掘出上百公里深的物质，其释放的巨大热能还可能触发了月幔对流，很可能使富含钾、稀土元素和磷的物质从月球背面输送至正面，从而促进了风暴洋克里普地体的形成，并引发广泛的月海玄武岩喷发。因此，研究该盆地形成时的撞击效应显得至关重要。2024年6月，我国嫦娥六号首次从月球背面南极-艾特肯盆地采样返回，为研究该撞击盆地的形成与效应提供了关键样本。

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42422301）资助下，中国科学院地质与地球物理研究所田恒次研究员等人揭示出巨型撞击事件引发了月幔物质的挥发。研究成果以“同位素证据揭示月球南极-艾特肯盆地撞击导致月幔物质挥发（Isotopic evidence for volatile loss driven by South Pole-Aitken basin–forming impact）”为题，于2026年1月13日在线发表在《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)，并被选为当期亮点成果。论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2515408123。

　　中等挥发性元素（如钾、锌、镓等）的同位素体系具有特殊的研究价值。这些元素在撞击产生的高温条件下易发生挥发与分馏，其同位素组成能够灵敏记录撞击过程中的温度、能量及物质来源信息，是揭示撞击规模、热历史及其对月壳和月幔物质改造的关键“同位素指纹”。研究团队对嫦娥六号毫克级玄武岩进行了高精度钾同位素分析。结果显示，与来自月球正面的阿波罗样品相比，嫦娥六号玄武岩具有更高的钾同位素组成。为追溯这一异常信号的根源，团队逐一检查了宇宙射线照射、岩浆过程等多种可能因素，最终证实撞击事件改变了月幔的钾同位素组成，造成钾的亏损与同位素升高。在撞击产生的瞬时高温高压过程中，较轻的同位素如钾-39往往优先逃逸，导致残余物质中同位素比值升高。

　　该研究首次揭示了早期巨型撞击事件对月球深部月幔的改造作用。由于月幔挥发性元素的丢失，可能导致月幔变得更难熔，从而抑制火山活动的规模与频率。该研究为理解月球正背面不对称的演化历史提供了关键线索，也为认识撞击过程在地球及其他类地行星形成与演化中的作用提供了新思路。