月球，地球最熟悉的邻居，身上却藏着一个巨大的谜团：正面与背面为什么如此不同？
正面：相对平坦，有大量由古代火山喷发形成的暗色“月海”。
背面：遍布高地和陨石坑，地壳也更厚，几乎没有大型月海。
为什么同一个星球，两副面孔？主流假说有好几种：比如月球岩浆海不对称结晶、早期不均匀的潮汐加热，或者，一次巨型陨石撞击事件。
科学家们为此争论了几十年，直到嫦娥六号从月球背面南极-艾特肯盆地带回了关键“物证”。
南极-艾特肯盆地，作为太阳系内已知最大的撞击坑之一（直径约2500公里）。2024年，嫦娥六号成功从南极-艾特肯盆地着陆并采样返回，人类首次获得了月球背面的新鲜岩石。
对嫦娥六号带回地球的月壤进行分析后发现，这颗天然卫星的两个半球差异如此之大的原因可能是很久以前的一次巨大撞击，这次撞击改变了月球。
自 1959 年苏联“月球 3 号”探测器首次拍摄到月球背面照片以来，月球两半球的不对称性一直困扰着科学家。即使在当时图像模糊不清的情况下，这种差异也清晰可见。
人们调查了许多可能的原因 ，包括与太阳系中已知最大的撞击坑，南极-艾特肯盆地的联系，该盆地几乎占据了月球表面的四分之一。
然而，由于无法实际获取月球样本，因此很难证实这种联系。
月球地形图和四个 CE6 玄武岩样品的横截面微型 CT 图像。( A ) 底图是基于月球轨道激光高度计(LOLA)数据生成的地形产品。11 次月球采样返回任务的位置分别标记在近侧和远侧。( B ) 这些岩石碎片选自月壤样品 CE6C0200YJFM001。在当前分辨率下，样品呈现出典型的玄武岩结构，矿物组合以斜长石(Pl)、单斜辉石(Cpx)和钛铁矿(Ilm)为主。
嫦娥六号任务意义非凡，这是人类首次，也是迄今为止唯一一次将月球背面月壤送达地球，堪称人类智慧的伟大壮举。
在这项新研究中，由行星科学家田恒慈领导的团队分析了从南极-艾特肯盆地采集的样本中的钾和铁。
研究团队将嫦娥五号从月球背面采集样本与阿波罗计划从月球正面采集的样本对比分析其中同位素的差异。
结果显示这些月背岩石的铁和钾同位素，都比正面的样本要“重”。尤其是钾同位素（δ⁴¹K），嫦娥六号样本比正面样本平均重了约 0.16‰ 。这种差异无法用火山活动来解释，因为火山活动并不会使钾同位素变重。
这表明，这些“重”同位素特征，是形成南极-艾特肯盆地的那次超级撞击造成的。陨石撞击月球后，在月球表面留下了深深的印记，并产生了极高的温度。
这种高温使月幔中的物质汽化，较轻的同位素会优先跑掉，而较重的同位素则更多地留在了残余物质中。
图示为可能导致观测到的同位素差异的过程。（ 田恒慈 ）
研究团队通过模型计算发现，只需要大约2%的钾在撞击中蒸发损失，就足以产生嫦娥六号岩石中观测到的“重”钾同位素信号。
这表明该事件对月球深部内部产生了深远的影响。这一发现也意味着，大规模撞击是塑造地幔和地壳成分的关键驱动因素。
由于撞击深入月球地幔，钾同位素的改变影响范围非常广，甚至延伸到月球深处。这种机制可以很好地解释观测到的样本组之间的同位素差异。
以往认为撞击只会影响行星表层，这次证明撞击能深度改变行星内部。
研究结论支持“撞击导致不对称”假说：这次撞击可能引发了月球全规模的地幔对流，将月球背面富含放射性生热元素（KREEP）的物质输送到了正面，从而促使了正面持久的火山活动（形成月海）和复杂的地球化学异常区。
H. Tian,C. Zhang,W. Li,D. Xue,J. Wang,W. Yang,Y. Liu,Y. Lin,X. Li, & F. Wu, Isotopic evidence for volatile loss driven by South Pole-Aitken basin–forming impact, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (3) e2515408123, https://doi.org/10.1073/pnas.2515408123
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