文 ｜ 《中国科学报》记者 冯丽妃
7月9日，中国嫦娥六号月球采样返回任务的首批4项研究成果，以封面形式在《自然》发表。
当天，中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所（以下简称地质地球所）研究员吴福元与来自中国科学院国家天文台（以下简称国家天文台）、南京大学的合作者，纷纷收到世界各地同行的祝贺。
“衷心祝贺嫦娥六号团队及中国探月工程取得卓越成就！这些突破性成果标志着人类对月球演化史的认知取得了重大进展，有望改写教科书。”美国科学院院士、麻省理工学院教授本·韦斯说。
对此，吴福元表示：“我们首先要致敬中国航天！正是过去20多年中国航天人的努力拼搏，创造的一个个辉煌成就，才开启了中国行星探测的新局面。”
在中国科学院当天于北京举行的新闻发布会上，中国科学院副院长、党组成员何宏平说：“中国科学院高度重视嫦娥六号月球样品研究工作，发挥体系化建制化优势，全力组织科研攻关，抢占空间科学领域科技制高点。”
科研人员查看岩屑显微镜成像照片。国家天文台供图
打开月背“盲盒”
2024年5月3日下午，嫦娥六号在海南文昌发射时，吴福元正在美国出差，与北京有15小时时差。看到发射成功的消息，他特别激动，整晚都在刷手机关注相关动态。
此前人类已有10次月球采样任务，包括美国的6次阿波罗计划、苏联的3次月球计划、中国的1次嫦娥五号任务，累计采集样品约384千克。截至2024年底，人类还收集到708块月球陨石，总重量超1750千克。
在这些样品的基础上，嫦娥六号又会带来哪些新突破？
自20世纪60年代太空任务首次实现绕月飞行以来，人们已经解构出月球形成演化的基本框架——在太阳系46亿年前形成后的约3000万年，一颗火星大小的天体撞击原始地球，产生的碎片经旋转聚集，逐渐形成了地球与月球，构成地月系统。撞击的巨大能量使早期月球处于熔融状态，熔融岩浆冷却结晶，形成今天的月球。
“这一过程可通过‘大撞击理论’和‘岩浆洋理论’解释。”吴福元在接受《中国科学报》采访时说。
然而，此前研究多基于月球正面样品与数据。岩浆洋模型能否解释月球的“二分性”，学界就此并未达成广泛共识。
月球的二分性是指月球正面与背面在地质上存在显著差异。例如，月球正面的月壳厚度约为背面的一半，月球正面还分布着约90%的月海，且产热元素浓度更高、火山活动更频繁，但导致这种差异性的原因一直存在争议。
“嫦娥六号最令人印象深刻的是，它成功在先前被认为无法到达的月球着陆点执行采样返回任务。最关键的是，它从月球背面靠近南极-艾特肯（SPA）盆地的区域带回了样本。”美国科学院院士理查德·卡尔森评价说。
嫦娥六号着陆器降落在一个“盆地套盆地”的区域。它所降落的阿波罗盆地是一个直径约500公里的撞击坑，而阿波罗盆地则处于更大的SPA盆地内部。后者直径达2500公里，超过月球直径的一半，是太阳系最大、最古老的撞击坑之一。一些研究者认为，这次巨大的撞击直接塑造了月球的二分性，但这一观点同样存在争议。
“采样点位于两个盆地内，其目标就是获取可能为最深、最具研究价值的样品，为探索月球背面演化历史奠定基础。”嫦娥六号副总设计师、国家天文台研究员李春来对《中国科学报》说。
弥补“残卷”空白
基于嫦娥六号月壤样品研究，中国科学家此次取得了多个“首创性”发现——
首次揭示月背在约42亿年前和28亿年前存在两期不同的火山活动，表明月球背面可以维持持久的火山活力；
首次获得月背古磁场信息，发现月球磁场强度可能在28亿年前发生过反弹，指示月球发电机磁场并非单调衰减而是存在波动；
首次获得月球背面月幔的水含量，发现其显著低于正面月幔，指示月球内部水分布也存在二分性；
首次发现月球背面玄武岩来自极其亏损的源区，可能指示了原始月幔的极度亏损，或源于大型撞击事件导致的熔体抽取，揭示SPA大型撞击事件可能对月球深部圈层演化产生巨大影响。
“这些研究正在彻底重塑我们对月球的认知。”英国开放大学行星科学与探测教授马赫什·阿南表示。
“轨道遥感任务有助于从整体尺度研究月球，但实验室直接测量样本的价值远超远程观测。样本返回任务更复杂且成本更高，但科学回报巨大。”美国佛罗里达行星实验室研究员斯蒂芬·埃拉尔多在同期发表于《自然》的新闻与观点文章中评述道。
中国科学院院士、地质地球所研究员朱日祥表示，这一系列研究成果被《自然》选为封面，封面语为“Lunar History”（月球历史），既说明相关研究“揭示了月球SPA盆地的演化历史”，也说明“嫦娥六号样品的返回和研究创造了月球探测和研究的历史”。
过去一年，中国科学院的科学家利用嫦娥六号样品取得了诸多科学突破。例如，揭示了样品的物理、矿物和地球化学特征；提出月球岩浆活动是月壳厚度及源区物质组成共同作用的结果，为月海玄武岩分布的二分性提供了全新认识；首次精确测定SPA盆地形成于42.5亿年前，让人类在了解太阳系早期大型撞击历史方面有了更精确的“宇宙时钟”标尺。
中国科学院院士、中国月球探测工程首任首席科学家欧阳自远表示，月球演化的历史图谱长期以来像一幅“残卷”——美苏样本仅揭示了月球40亿年前至30亿年前的片段。而从中国嫦娥五号到嫦娥六号的样品研究，为月球演化的历史残卷补上了关键几笔——首次填补了月球演化史的“晚年”与“童年”空白。
嫦娥五号任务从月球正面带回了迄今最年轻的月球火山岩——年龄约为20亿年。嫦娥六号样本的研究则显示，其最古老的物质年龄可追溯至42亿年前，彼时月球仅形成了2亿至3亿年。欧阳自远表示，这些研究让中国科学家率先解开了“月球研究中‘一老’与‘一新’两大核心问题”。
“像打仗一样攻坚”
2023年5月，早在嫦娥六号发射前一年，地质地球所就组建了嫦娥六号工作组，采取自愿参与学科整合的组织方式成立了核心团队。“那时候，基本上每周就要开一次讨论会，邀请专家到所里座谈、作报告。”吴福元介绍说，通过持续研讨，研究团队梳理出20余个关键研究问题，每个问题明确专人负责，形成“有组织、有目标”的攻坚模式。
2024年8月24日，当嫦娥六号样品分发后，地质地球所第一时间展开攻关。收到样品后的第16天，各个团队完成的玄武岩测年、岩石学、地球化学、磁学、稀有气体等首批6项成果已纷纷投稿。
“像打仗一样攻坚，才能在最短时间内拿出高质量成果。”吴福元说，“从国际层面看，国际学术界对嫦娥六号的研究成果满怀期待。从国家发展角度说，中国正处于科技赶超、爬坡过坎的关键阶段，在深空探测这类前沿领域，我们必须以更快速度突破，才能跟上甚至引领国际步伐。”
在嫦娥六号任务中，国家天文台承担了从科学目标设计、着陆点选址，到载荷指令上行、数据接收处理，再到样品解封、制备、分析的全链条工作。
“中国探月工程的成功是科学与工程深度融合的范例。”李春来在接受《中国科学报》采访时说，“没有工程技术，科学发现无从谈起；而科学问题又指导工程优化，如采样点选择直接影响成果价值。”
中国科学院广州地球化学研究所工程师崔泽贤表示，目前发表的嫦娥六号相关研究，不仅为月球演化历史研究提供了新的视角，还揭示了月球背面火山活动和太空风化的特点，为未来月球探测和科研站建设提供了重要参考。
形成“中国行星学派”
尽管多项成果填补月背研究空白，但多位专家学者表示，嫦娥六号月球背面样品仅揭开月球奥秘的一角，实现月球演化历史认知的突破仍任重道远。
吴福元说，尽管我国行星科学研究水准显著提升，但未来仍需走出一条自主道路，创建“中国的月球研究学派”，形成自己的思路与特色。这意味着未来行星科学发展应注重“后发优势”。首先，技术突破是关键支撑，应利用我国在仪器载荷、地球化学分析、离子探针等方面的技术积累，为快速产出成果奠定基础；其次，应聚焦关键核心问题，集中力量突破，而非“东敲西打”，跟着国外的研究热点走；此外，在目前基础上，进一步结合物理学、工程学等多领域方法，加强跨学科融合。
“比如，嫦娥五号与六号样品的力学性质差别很大。打开储存瓶前者会飞走；而后者黏性较大，不会飞走。这说明它们在物理性质上存在不同。”吴福元举例说，目前推测这种差异可能与矿物和颗粒度有关，但尚未完全解开谜题。相关研究对于下一步建立月球基地、利用月壤进行3D打印等具有重要的实际意义。
行星科学正成为地球科学的新生长点，人才是推动这一前沿学科发展的重要支柱。吴福元介绍，地质地球所早在2003年就开始布局这一学科，2017年在中国科学院大学设立地球与行星科学专业。南京大学教授惠鹤九表示，2021年南京大学与地质地球所共建“行星科学科教融合中心”，开启科研与教育的全面合作，目前已联合培养了一批年轻科研人才，为我国行星科学发展储备了重要力量。
如今，中国行星科学发展路线图已经绘就——2030年前后，实现载人登月,建立月球基地；2050年前后，载人从月球基地飞向更远的行星，具备载人登火星能力。“地月同源，通过探月工程，我们将从月球这一中继站走进苍穹和宇宙，开创行星科学新的时代。”中国科学院院士王赤说。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-025-09131-7
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08382-0
https://doi.org/10.1038/s41586-025-08870-x
https://doi.org/10.1038/s41586-024-08526-2
来源：中国科学报微信公众号，《中国科学报》 (2025-07-10 第1版 要闻)
（本文编辑：刘四旦）
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