?月球正背面表現出顯著的二分性，其正面以廣闊的月海為主，而背面則以崎嶇的高地和密集的撞擊坑為特征。地月系統特殊的位置關系和地球磁場的影響導致了這種二分性還涉及月球所處的空間環境?？臻g環境影響著月球表面的長期演化過程。月球表面長期直接暴露于太空環境中，持續受到微隕石、太陽風和宇宙射線的直接作用，這一系列過程被稱為太空風化。樣品的太空風化特征能夠敏感地記錄出空間環境上的差異，然而月球背面樣品證據的缺乏，使得我們尚不清楚月球的空間環境是否存在與其地質地貌相似的二分性。
?近日，中國科學院廣州地球化學研究所月球樣品研究團隊，在National Science Review（《國家科學評論》）發表題為“Differences in space weathering between the near and far side of the Moon: Evidence from Chang’e-6 samples”的研究論文。研究團隊從嫦娥六號任務的返回的首個月球背面樣品中發現了月球正背面的太空風化差異，為月球空間環境的二分性提供了基于樣品的證據。
?研究團隊采用原位聚焦離子束（FIB）制樣方法，從嫦娥六號鏟取樣品CE6C0400YJFM003中的細粒粉末提取樣品，涵蓋了包括硅酸鹽、硫化物和氧化物在內的主要月球礦物（圖1），使用裝載了電子能量損失譜探測系統的高分辨透射電鏡對樣品進行了納米級礦物學研究。通過對比來自月球正面的嫦娥五號樣品、阿波羅樣品以及無大氣小行星Itokawa樣品的太空風化特征，研究了月球背面樣品與月球正面樣品、小行星樣品在太空風化特征上的差異，分析了太陽風輻射和微隕石撞擊等空間環境變量在太空風化過程中的相對貢獻。
圖1 嫦娥六號樣品主要礦物的二次電子（SE）圖像（黃色矩形表示進行FIB制樣的位置）
?研究結果表明，嫦娥六號樣品中缺乏在月球正面樣品和小行星樣品中常見的由微隕石撞擊產生的氣相沉積層，僅在隕硫鐵表面的多孔區域觀察到不屬于基底礦物的元素富集。此外，嫦娥六號樣品中硅酸鹽礦物表現出更薄的非晶層、較低的太陽風軌跡密度，說明嫦娥六號樣品暴露在太陽風中的時間更短；嫦娥六號樣品中含鐵礦物較大的納米鐵（npFe?）晶粒尺寸和較低的納米鐵（npFe?）密度表明太陽風輻射導致鐵元素的分離和聚集更為明顯。這些現象表明，盡管嫦娥六號樣品暴露在太陽風中的時間更短，但太陽風輻射在嫦娥六號樣品太空風化過程中的貢獻相較于月球正面樣品更高（圖2）。
圖2 太陽風和（微）隕石撞擊在不同月球采樣點的相對影響。(a)太陽風在不同月球采樣點的相對影響。(b)（微）隕石撞擊在不同經度的相對通量。(c)太陽風和（微）隕石撞擊在不同月球采樣點的相對貢獻。
?上述研究結果豐富了我們對無大氣天體表面各礦物在較短暴露時間內如何響應太空風化的認識，并為揭示月球空間環境如何驅動太空風化差異提供了關鍵指標。此外，此研究為月球空間環境的二分性提供了基于返回樣品的證據，突出了空間環境變量在太空風化過程中的關鍵作用，對理解太陽風輻射和微隕石撞擊如何協同塑造月球和其他無大氣天體的表面具有重要意義。
?該研究受到中國科學院院長基金、中國科學院廣州地球化學研究所長基金和中國科學院青年創新促進會聯合資助。
論文信息：Jiarui Lin（林佳睿）,?Haiyang Xian（鮮海洋）*,Yiping Yang（楊宜坪）,Shan Li（李珊）,?Jiaxin Xi（席佳鑫）,Xiaoju Lin（林梟舉）,Yao Xiao（肖瑤）,?Shengdong Chen（陳生東）,Chenyi Zhao（趙晨藝）,Miaomiao Zhang（張苗苗）,?Akira Tsuchiyama,Jianxi Zhu（朱建喜）*,Hongping He（何宏平）,?and Yi-Gang Xu（徐義剛）,2025. Differences in space weathering between the near and far side of the Moon: Evidence from Chang’e-6 samples, National Science Review. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf087
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