行星的氧逸度對于理解其起源和演化至關(guān)重要。月球正背面呈現(xiàn)明顯的二分性，包括玄武巖分布、地貌特征、化學(xué)成分和地殼厚度等。然而，正面和背面月幔的氧化還原狀態(tài)是否存在差異，尚不清楚。嫦娥六號任務(wù)首次從南極-艾特肯盆地（41.625°S，153.978°W）采回了月球背面樣品（1935.3 g），為研究月幔的二分性提供了特有機會。

    中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點實驗室博士后張慧娟與其導(dǎo)師楊蔚研究員、吳福元院士及其合作者們，利用尖晶石V氧逸度計和輝石Eu氧逸度計，對23個嫦娥六號玄武巖巖屑進行了研究。結(jié)果表明，嫦娥六號玄武巖的平均氧逸度為ΔIW–1.93 ± 0.58，明顯低于月球正面的阿波羅玄武巖和嫦娥五號玄武巖（ΔIW–0.80 ± 0.64），指示嫦娥六號玄武巖的月幔源區(qū)比正面月幔更加還原（圖1），說明南極-艾特肯盆地的下伏月幔不僅具有超干(He et al., 2025, Nature)、超虧損(Zhou et al., 2025, Nature)的特征，而且處于超還原的狀態(tài)。

圖1 月球背面嫦娥六號玄武巖氧逸度與正面玄武巖氧逸度的對比

    這種月幔氧逸度的二分性可能與月球形成和演化的重大事件相關(guān)，可能的機制包括：（1）巖漿洋的不對稱結(jié)晶導(dǎo)致正面月幔的Fe金屬下沉到核部，使其幔部的Fe3+/∑Fe升高，導(dǎo)致正面月幔比背面月幔氧化（圖2①）；（2）南極-艾特肯盆地形成的大撞擊引發(fā)大量的S2和CO發(fā)生脫氣，導(dǎo)致背面月幔的Fe2+àFe0，從而使該地區(qū)的月幔氧逸度降低（圖2②）。

    盡管上述兩種機制的驗證仍然具有挑戰(zhàn)性，但是可以從圖2看出，月球巖漿洋的不對稱結(jié)晶應(yīng)導(dǎo)致月球正背面氧逸度的整體差異（①）；然而，大撞擊只能導(dǎo)致南極-艾特肯盆地和風(fēng)暴洋克里普地體的氧逸度差異（②）。因此，未來對月球背面北半球和月球正面南半球的氧逸度進行對比研究，可以識別這兩種機制。同時，通過分析嫦娥六號玄武巖的揮發(fā)性同位素，如K、Cl、Zn，也有助于闡明南極-艾特肯大撞擊導(dǎo)致的脫氣對氧逸度的影響。無論如何，南極-艾特肯盆地的超還原月幔為月球二分性成因提供了又一個新的制約。

圖2 月球正背面氧逸度二分性的形成機制示意圖

 

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