月球，地球最熟悉的鄰居，身上卻藏着一個巨大的謎團：正面與背面爲什麼如此不同？
正面：相對平坦，有大量由古代火山噴發形成的暗色“月海”。
背面：遍佈高地和隕石坑，地殼也更厚，幾乎沒有大型月海。
爲什麼同一個星球，兩副面孔？主流假說有好幾種：比如月球岩漿海不對稱結晶、早期不均勻的潮汐加熱，或者，一次巨型隕石撞擊事件。
科學家們爲此爭論了幾十年，直到嫦娥六號從月球背面南極-艾特肯盆地帶回了關鍵“物證”。
南極-艾特肯盆地，作爲太陽系內已知最大的撞擊坑之一（直徑約2500公里）。2024年，嫦娥六號成功從南極-艾特肯盆地着陸並採樣返回，人類首次獲得了月球背面的新鮮岩石。
對嫦娥六號帶回地球的月壤進行分析後發現，這顆天然衛星的兩個半球差異如此之大的原因可能是很久以前的一次巨大撞擊，這次撞擊改變了月球。
自 1959 年蘇聯“月球 3 號”探測器首次拍攝到月球背面照片以來，月球兩半球的不對稱性一直困擾着科學家。即使在當時圖像模糊不清的情況下，這種差異也清晰可見。
人們調查了許多可能的原因 ，包括與太陽系中已知最大的撞擊坑，南極-艾特肯盆地的聯繫，該盆地幾乎佔據了月球表面的四分之一。
然而，由於無法實際獲取月球樣本，因此很難證實這種聯繫。
月球地形圖和四個 CE6 玄武岩樣品的橫截面微型 CT 圖像。( A ) 底圖是基於月球軌道激光高度計(LOLA)數據生成的地形產品。11 次月球採樣返回任務的位置分別標記在近側和遠側。( B ) 這些岩石碎片選自月壤樣品 CE6C0200YJFM001。在當前分辨率下，樣品呈現出典型的玄武岩結構，礦物組合以斜長石(Pl)、單斜輝石(Cpx)和鈦鐵礦(Ilm)爲主。
嫦娥六號任務意義非凡，這是人類首次，也是迄今爲止唯一一次將月球背面月壤送達地球，堪稱人類智慧的偉大壯舉。
在這項新研究中，由行星科學家田恆慈領導的團隊分析了從南極-艾特肯盆地採集的樣本中的鉀和鐵。
研究團隊將嫦娥五號從月球背面採集樣本與阿波羅計劃從月球正面採集的樣本對比分析其中同位素的差異。
結果顯示這些月背岩石的鐵和鉀同位素，都比正面的樣本要“重”。尤其是鉀同位素（δ⁴¹K），嫦娥六號樣本比正面樣本平均重了約 0.16‰ 。這種差異無法用火山活動來解釋，因爲火山活動並不會使鉀同位素變重。
這表明，這些“重”同位素特徵，是形成南極-艾特肯盆地的那次超級撞擊造成的。隕石撞擊月球后，在月球表面留下了深深的印記，併產生了極高的溫度。
這種高溫使月幔中的物質汽化，較輕的同位素會優先跑掉，而較重的同位素則更多地留在了殘餘物質中。
圖示爲可能導致觀測到的同位素差異的過程。（ 田恆慈 ）
研究團隊通過模型計算發現，只需要大約2%的鉀在撞擊中蒸發損失，就足以產生嫦娥六號岩石中觀測到的“重”鉀同位素信號。
這表明該事件對月球深部內部產生了深遠的影響。這一發現也意味着，大規模撞擊是塑造地幔和地殼成分的關鍵驅動因素。
由於撞擊深入月球地幔，鉀同位素的改變影響範圍非常廣，甚至延伸到月球深處。這種機制可以很好地解釋觀測到的樣本組之間的同位素差異。
以往認爲撞擊只會影響行星表層，這次證明撞擊能深度改變行星內部。
研究結論支持“撞擊導致不對稱”假說：這次撞擊可能引發了月球全規模的地幔對流，將月球背面富含放射性生熱元素（KREEP）的物質輸送到了正面，從而促使了正面持久的火山活動（形成月海）和複雜的地球化學異常區。
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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