受地球潮汐鎖定影響，月球始終以同一面朝向地球，這一面被稱為月球正面；而永遠(yuǎn)背對著地球的那一面，被稱為月球背面。長期以來的遙感探測表明，月球正、背面存在顯著的差異：正面地勢平緩、月海玄武巖分布廣泛且富集克里普組分；背面則以古老高地為主、月殼明顯更厚、月海稀少（圖1）。這種全月尺度的非對稱現(xiàn)象被稱為月球的“二分性”，其成因一直是月球科學(xué)中最核心的未解之謎。

圖1 月球正面和背面二分性表征

針對這一重大科學(xué)問題，國際學(xué)界存在兩類相互競爭的模型。一是“原生結(jié)晶模型”，認(rèn)為月球巖漿洋本身就存在不對稱結(jié)晶，背面結(jié)晶更快、完成更早，導(dǎo)致形成了更厚、富鎂且貧克里普的背面月殼。二是“次生改造模型”，強(qiáng)調(diào)在巖漿洋固結(jié)之后，通過天體撞擊、地球輻射或潮汐加熱等外部機(jī)制，引發(fā)了月球內(nèi)部物質(zhì)的大尺度非對稱遷移。然而，由于此前人類所有的月球采樣任務(wù)均局限于正面，上述模型多依賴于遙感觀測或計算模擬，長期缺乏來自月球背面樣品的直接約束，極大地限制了我們對月球二分性演化歷史的準(zhǔn)確解讀。

嫦娥六號任務(wù)實現(xiàn)人類首次月球背面采樣返回，為解開這一謎團(tuán)提供了關(guān)鍵契機(jī)。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所陳意研究員團(tuán)隊，從10克月壤中分選出2000余顆大于200微米的巖屑，并從中遴選出7顆毫米-亞毫米級典型的斜長巖巖屑（圖2），開展了系統(tǒng)的礦物學(xué)、巖石學(xué)、地球化學(xué)和年代學(xué)研究。研究表明，這批月背斜長巖均屬于亞鐵斜長巖（FANs），其礦物組成、主量與微量元素特征與阿波羅計劃采回的月球正面斜長巖高度一致（圖3）。這一關(guān)鍵證據(jù)表明，月球正、背面的原始月殼在物質(zhì)成分上并無本質(zhì)差異，揭示了全月尺度上一致、對稱的巖漿洋結(jié)晶序列，直接否定了流行近半個世紀(jì)的巖漿洋“不對稱結(jié)晶”假說。

圖2 嫦娥六號返回月壤中的7顆代表性斜長巖巖屑

圖3 嫦娥六號礦物主微量元素特征

更重要的是，研究團(tuán)隊在其中一顆斜長巖巖屑的局部區(qū)域內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了4顆粒徑為4?10微米的鋯石（圖4）。通過陰極發(fā)光和電子背散射衍射圖像分析顯示，該含鋯石區(qū)域呈現(xiàn)出顯著的麻粒巖相高溫靜態(tài)重結(jié)晶特征。微量元素分析揭示，重結(jié)晶斜長石的成分更接近阿波羅鎂質(zhì)巖套中的斜長石（圖3），富集釷、磷和稀土元素，且具有較低的銪正異常，展現(xiàn)出鮮明的克里普組分特征，指示該斜長巖曾遭受富克里普巖漿的上侵交代與熱改造（圖5）。鋯石SIMS鉛同位素定年結(jié)果將該重結(jié)晶事件的年齡限定于4410 ± 8 Ma。這些結(jié)果不僅證明了月球背面同樣存在克里普物質(zhì)，支持正、背面巖漿洋在結(jié)晶晚期的物質(zhì)組成高度一致，更暗示了月球背面的巖漿洋在44.1億年前已基本固結(jié)。這與月球正面樣品中鋯石限定的固結(jié)時間完全吻合，表明在太陽系形成約1.5億年內(nèi)，全月尺度的巖漿洋已冷卻固結(jié)完畢。

圖4 嫦娥六號斜長巖重結(jié) 晶區(qū)域形貌及 鋯石SIMS鉛同位素定年結(jié)果

圖5月背巖漿洋固結(jié)與月殼熱改造過程示意圖。（a）44.1億年前，月球巖漿洋結(jié)晶形成了月幔堆晶體、原始月殼及初始克里普層；（b）約44.1億年時，富克里普巖漿對原始月殼實施交代與熱改造，引發(fā)局部克里普組分的富集以及斜長巖月殼的重結(jié)晶作用

這項突破性工作表明，月球正、背面的原始月殼在物質(zhì)組成和形成時間上具有全月對稱性，顛覆了巖漿洋“原生不對稱結(jié)晶”的傳統(tǒng)認(rèn)知。這意味著，神秘的月球二分性并不是天生如此，而更可能歸因于巖漿洋固結(jié)之后的次生演化與改造過程。

研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊自然·通訊（王則靈?，陳浩杰?，陳意*，蘇斌，Ross N. Mitchell，周琴，楊賽紅，岳宗玉，賈麗輝，張迪，李曉光，原江燕，吳石頭，劉麗軍，李秋立，李春來，李獻(xiàn)華，吳福元. Chang’e-6 farside anorthosites indicate hemispherically comparable magma ocean solidification. 自然通訊, 2026. DOI: 10.1038/s41467-026-73258-y .）。研究受國家自然科學(xué)基金項目（42525205，42441802），中國科學(xué)院前沿科學(xué)與基礎(chǔ)研究局項目（QYJ-2025-0104）和中國科學(xué)院地質(zhì)地球所重點部署項目（IGGCAS-202401）聯(lián)合資助。