科學家測得月球背面月幔水含量 揭示月球內部「乾旱」之謎

中國科學院於 4 月 9 日宣布，科學家利用嫦娥六號月球樣品進行研究，首次測得月球背面月幔的水含量小於 2 微克 / 克，證實月球背面月幔非常「乾」。這項突破性成果對於深入理解月球的起源與演化具有重要的科學價值，相關研究論文已於國際頂尖學術期刊《自然》(Nature) 線上發表。

據《自然》雜誌刊載的論文指出，嫦娥六號任務從月球南極 - 艾特肯盆地 (South Pole–Aitken basin, SPA Basin) 成功採集並帶回了人類歷史上的第一份月球背面樣品。這為科學家研究月球背面月幔的水含量提供了前所未有的機會。

研究團隊針對這些珍貴的樣品中的月海玄武岩岩屑展開分析，重點研究了玄武岩中的磷灰石 (apatite) 和熔體包裹體 (melt inclusions)，以推斷其母岩漿和月幔源區的水含量和氫同位素組成。

研究結果顯示，嫦娥六號玄武岩的母岩漿水含量估計為 15–168 微克 / 克，而其月幔源區的水含量僅為 1–1.5 微克 / 克。這一數值是目前已報導的月球樣品中月幔源區水含量的最低值。此一發現強烈暗示，月球背面的月幔可能比月球正面的月幔更加「乾旱」。

論文通訊作者、中國科學院地質與地球物理研究所研究員胡森表示：「學術界普遍認為，約 45 億年前，一顆火星大小的天體撞擊原始地球，拋射出的物質經過重新吸積形成了月球。由於撞擊過程伴隨著極高的溫度，月球『理應』極度貧水。」然而，近二十年來，關於月幔是富水還是貧水，學術界一直存在爭議。 嫦娥六號帶回的月背樣品，為解決這一爭論提供了關鍵證據。

研究團隊利用二次離子質譜儀 (secondary ion mass spectrometry, SIMS) 等先進技術，精確分析了嫦娥六號月海玄武岩中磷灰石和熔體包裹體的水含量和氫同位素組成。透過對這些礦物和熔體的詳細化學和同位素分析，科學家們得以回溯其形成時的岩漿狀態，並進一步推斷出月幔源區的水含量。 

研究還發現，嫦娥六號玄武岩母岩漿的δD 值 (氫同位素比值) 為−123 ± 167‰，與月球正面樣品的數值在分析誤差範圍內相似。

月幔位於月殼與月核之間，深度約在月球表面以下 60 千米至 1000 千米處。月幔的水含量對於揭示月球的起源、岩漿活動以及資源環境效應等方面都具有重要的意義。 月球背面月幔可能比正面更乾燥的這一發現，暗示月球內部的水的分布可能存在半球性的差異，這與月球表面許多特徵呈現的兩分性相似。

儘管這項研究取得了重要突破，但由於目前採集的月球背面樣品仍然有限，因此尚不清楚這種較為乾燥的月幔是否廣泛存在於整個南極 - 艾特肯盆地或整個月球背面半球。未來，包括美國 Artemis 計畫和中國後續的嫦娥探測計畫等，都預計採集更多月球背面樣品，這將有助於進一步驗證和揭示月球水分布的複雜性。