中秋將至，當(dāng)人們仰望夜空中的明月，總會(huì)被那輪皎潔的玉盤所吸引。自古以來，月亮便是文人墨客筆下永恒的主題，承載著無數(shù)浪漫想象與情感寄托。從李白的“床前明月光”到神話中的廣寒宮，月球始終是人類探索未知的重要對(duì)象。如今，隨著中國(guó)探月工程的不斷推進(jìn)，這顆神秘的星球正逐漸揭開它的面紗。

2024年6月25日，一個(gè)令全球科學(xué)界矚目的時(shí)刻到來：嫦娥六號(hào)返回器攜帶1935.3克月球背面土壤樣本成功返回地球。這批珍貴的月壤不僅填補(bǔ)了人類獲取月背樣本的空白，更為研究月球演化提供了關(guān)鍵素材。北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院李揚(yáng)研究員團(tuán)隊(duì)與核工業(yè)北京地質(zhì)研究院、山東大學(xué)等單位合作，對(duì)這些樣本展開了深入研究。

研究團(tuán)隊(duì)采用多種方法對(duì)月壤樣本進(jìn)行分析。他們運(yùn)用礦物溫壓計(jì)技術(shù)，通過測(cè)定樣本中礦物的元素組成，反推出這些礦物形成時(shí)的環(huán)境溫壓條件。為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性，團(tuán)隊(duì)同時(shí)使用了三種不同的溫壓計(jì)進(jìn)行獨(dú)立計(jì)算，并采用巖石學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示，嫦娥六號(hào)樣本的結(jié)晶溫度約為1100攝氏度，比來自月球正面的樣本低約100攝氏度。

進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，月球背面地幔的潛能溫度約為1400攝氏度，而正面地幔的溫度則達(dá)到1500攝氏度左右。這一溫差為理解月球的“二分性”提供了直接證據(jù)。所謂月球二分性，是指月球正面和背面在地質(zhì)特征上的顯著差異，如正面有廣闊的月海而背面則以崎嶇的高地為主。

為了驗(yàn)證這一結(jié)論的可靠性，研究團(tuán)隊(duì)還結(jié)合了月球遙感數(shù)據(jù)。他們?cè)阪隙鹆?hào)著陸區(qū)域附近選取了形成年代相近的月球正面玄武巖區(qū)域，通過衛(wèi)星遙感獲取的表面巖石化學(xué)組成進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，月球背面地幔溫度比正面低約70攝氏度，這與直接分析月壤樣本得出的結(jié)論高度一致。

這項(xiàng)研究的意義不僅在于揭示了月球內(nèi)部的溫度差異，更為理解月球的演化歷史提供了新視角。月球背面的南極-艾特肯盆地是月球上最大、最深的古老撞擊盆地，形成于約43億年前。嫦娥六號(hào)在此采集的樣本可能包含了月球早期演化的重要信息，有助于科學(xué)家重建月球的形成過程。

參與這項(xiàng)研究的不僅有資深科學(xué)家，還有一批年輕的學(xué)子。北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院的本科生和研究生深度參與了月壤樣本的分析工作。2022級(jí)地球化學(xué)專業(yè)本科生何潛、鄭燁與2023級(jí)本科生付卓玥在學(xué)校本科生科研計(jì)劃的支持下，參與了與月球樣品相關(guān)的研究項(xiàng)目。他們的成果成為課題組針對(duì)嫦娥樣品工作的重要組成部分。

研究團(tuán)隊(duì)面臨的挑戰(zhàn)之一是樣本量的稀缺。他們僅獲得了300毫克月壤樣本，其中可用于分析的部分被限制在100毫克以內(nèi)。為了充分利用這些珍貴樣本，團(tuán)隊(duì)成員輪流值守，在多個(gè)實(shí)驗(yàn)室同步推進(jìn)實(shí)驗(yàn)，接力開展樣品巖石學(xué)和地球化學(xué)的多項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)測(cè)試。經(jīng)過兩個(gè)月的緊張工作，他們終于獲得了精確的測(cè)試數(shù)據(jù)。

月球背面的神秘面貌也隨著研究的深入逐漸清晰。由于地月之間的“潮汐鎖定”效應(yīng)，月球的自轉(zhuǎn)周期與公轉(zhuǎn)周期相同，導(dǎo)致我們永遠(yuǎn)只能看到月球的同一面。月球背面崎嶇的表面布滿了密密麻麻的隕石坑，記錄著太陽系早期撞擊事件的痕跡，而正面則以廣闊的月海為特征。這種差異的成因一直是科學(xué)界爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。

此次研究首次利用月球樣品揭示了月背的地幔熱狀態(tài)，為理解月球的“雙面性”提供了巖石學(xué)與地球化學(xué)的直接證據(jù)。研究結(jié)果表明，月球背面地幔比正面更冷，這一發(fā)現(xiàn)支持了月球在形成初期可能經(jīng)歷了不對(duì)稱演化的假說。

當(dāng)人們?cè)俅窝鐾星锏拿髟聲r(shí)，這輪曾引發(fā)無數(shù)遐想的玉盤已不再那么神秘。中國(guó)的探月工程正在一步步揭開月球的面紗，而年輕一代的科學(xué)家們也在這場(chǎng)探索中嶄露頭角。他們用實(shí)際行動(dòng)證明，對(duì)宇宙的詩意想象可以轉(zhuǎn)化為科學(xué)的突破與創(chuàng)新。