5 月 6 日消息，據(jù)最新研究，月球南極-艾特肯（South Pole-Aitken，簡稱 SPA）盆地可能蘊藏著月球原始地幔的碎片以及古老巖漿海的遺跡。這一發(fā)現(xiàn)為未來的阿耳忒彌斯（Artemis）載人登月任務帶來了新的科學目標，宇航員有望帶回年輕地幔的樣本，從而為月球形成過程的最后階段提供重要線索。

大約 43 億年前，一個相對較大的天體撞擊月球表面，穿透地殼形成了 SPA 盆地。撞擊產生的碎片至今仍散布在月球表面，這些碎片為科學家們提供了一個獨特的視角，得以窺探月球地幔在結晶過程中的真實狀態(tài)。

“我們認為南極-艾特肯盆地的撞擊事件挖掘出了一個薄薄的、處于晚期階段的巖漿海。”亞利桑那大學的行星科學家杰夫?安德魯斯-漢娜（Jeff Andrews-Hanna）在 3 月的得克薩斯州伍德蘭茲年度月球與行星科學會議上表示，“阿耳忒彌斯任務將采集 SPA 的噴出物以及可能的巖漿海物質樣本。”

SPA 盆地呈現(xiàn)出輕微的橢圓形狀，這表明撞擊事件并非正面碰撞，而是斜向撞擊。在其北緣，存在一片物質堆積區(qū)，這是一片厚地殼，其體積大致與盆地缺失的地殼量相當。如果撞擊體是從北向南移動，那么撞擊產生的碎片可能會被吹向北方，形成這片堆積區(qū)。

然而，安德魯斯-漢娜及其團隊采用了不同的研究方法。他們沒有專注于可能的內部物質，而是研究了盆地的形狀，并將其與其他月球上的淚滴形隕石坑進行了對比。當一個巖體以一定角度撞擊月球表面時，形成的撞擊坑會在撞擊方向上呈橢圓狀延伸。其他類似的橢圓形月球隕石坑通常在其運動方向上逐漸變窄，但 SPA 盆地的變窄方向卻在南側，而非北側。這使得研究人員得出結論：撞擊體是從南向北移動的，而非之前認為的從北向南。

“我們早就擁有了測量盆地形狀所需的數(shù)據(jù)。”安德魯斯-漢娜說，“只是需要從不同的角度去看待它。”

在太陽系形成初期，一顆火星大小的天體撞擊了新生的地球。兩個原行星被撞碎后，又逐漸重新組合成兩個新的天體 —— 地球和月球，這一過程使兩者都短暫地液化。

液態(tài)的地幔物質逐漸冷卻并開始結晶。一種低密度礦物 —— 斜長石漂浮到表面，形成了月球的地殼，而更密集的物質則沉入內部。安德魯斯-漢娜將此稱為月球形成過程中存在巖漿海的“確鑿證據(jù)”。

與此同時，一些物質 —— 如鉀、稀土元素和磷（統(tǒng)稱為 KREEP）—— 未能結晶，而是開始在熔體中富集。

此前的研究已經揭示了在 SPA 盆地底部存在與 KREEP 沖擊熔體一致的釷元素，這表明地幔物質可能在撞擊過程中穿透了地殼。但在盆地北部并未發(fā)現(xiàn)地幔物質的跡象。

當安德魯斯-漢娜及其團隊重新審視月球地圖時，他們發(fā)現(xiàn)西南方向的噴出物區(qū)域含有大量與周圍物質相關的釷元素。他們得出結論：在 SPA 撞擊之后，緩慢結晶的巖漿海從地殼中滲出。

將 SPA 盆地與月球近側的另一個區(qū)域 —— 風暴洋 KREEP 地區(qū)（Procellarum KREEP Terrane，簡稱 PKT）結合起來研究，可以揭示月球內部的演變過程。此前的研究曾推測，SPA 撞擊可能將巖漿海推向了月球的另一側，形成了 PKT。但新的研究表明，這兩個區(qū)域是獨立形成的，且 SPA 撞擊事件發(fā)生在 PKT 形成之前。

“SPA 和 PKT 可以共同講述月球巖漿海晚期演化的完整故事。”安德魯斯-漢娜說。

據(jù)了解，阿波羅任務期間，人類已經帶回了 PKT 地區(qū)的樣本，而中國的嫦娥五號任務也在 2020 年從該地區(qū)帶回了額外的月球巖石。2024 年返回地球的嫦娥六號樣本中，也包含了來自南極-艾特肯盆地的巖石。

這一發(fā)現(xiàn)對計劃于 2026 年登陸月球的阿耳忒彌斯載人任務具有重大意義，盡管目前存在一些安全方面的擔憂。宇航員將能夠采集地幔樣本并帶回地球。這些樣本可以與 PKT 地區(qū)的月球巖石進行對比，從而提供月球地幔在兩個不同時期的快照，進而幫助科學家確定月球巖漿海的形成時間。

安德魯斯-漢娜表示，SPA 盆地將為研究巖漿海提供關鍵線索，而巖漿海與地球的誕生“密不可分”。盡管科學家們對巖漿海結晶所需的時間有一個大致的估計，但確定其確切時間仍是一個挑戰(zhàn)。

“我們預計，一旦樣本返回，我們將能夠確定 SPA 的精確年齡。”安德魯斯-漢娜說，“這將為我們提供一個關于巖漿海晚期結晶過程的精確時間點。”