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中国科学院发现嫦娥六号月壤外来金属揭示碳质小行星晚期增量撞击

研究领域
发表期刊
发布时间
2026-05-07

💡这项突破是什么?

小行星撞击深刻影响了行星早期的地质过程和地球宜居环境的演化。保存在月球上的撞击坑和小行星残留物质,是小行星撞击历史的重要记录,其通量和类型变化反映了太阳系行星与小天体的轨道动力学演化。同时,碳质小行星撞击还向月球和地球输运了一部分的水和有机物。通过对不同年龄月表上撞击坑的大量统计和返回样品的同位素年龄测定,获得了撞击通量的衰减曲线,这也成为撞击坑定年的基础。另一方面,对撞击体的类型及其随时间的演变研究非常缺乏。地球上已收集超过79600块陨石,涵盖近40个化学群(代表不同的小行星母体),但它们仅代表近2个百万年内撞击地球的小行星类型分布。对古生代灰岩中发现的大量古陨石统计,表明其类型与现今陨石类型有明显差异,但更早时期的情况则很少有记录。

月球最为完整地记录了地月系统近40亿年以来的撞击历史。月壤中普遍分布的铁镍金属及其铂族元素组成为示踪小行星类型提供了独特的地球化学“指纹”:其一,铁镍金属易于识别,且在撞击过程中可以保存下来;其二,基于陨石学的认知,铁镍金属广泛分布于各类小行星中,且其微量元素组成具有显著的系统性差异。因此,对来自不同时期的外来金属进行系统的分析,统计其代表的小行星类型分布,有望揭示撞击地月系统的小行星类型随时间的演变规律。

中国科学院地质与地球物理研究所林杨挺研究员团队,从嫦娥6号月壤样品中发现40个含金属颗粒的撞击碎屑(图1),并对其开展了系统的岩相学和矿物化学分析。撞击碎屑根据矿物组成可分为玄武质和斜长质两大类,前者主要来源于着陆区本地约28亿年前喷发的玄武岩,保存了过去28亿年积累的小行星碎片,后者来源于更古老的月球高地,小行星物质的加入时间向前延伸到43亿年前。纳米离子探针等分析结果确证,这两类撞击碎屑中的绝大多数铁镍金属为小行星碎片,仅4个碎屑中的金属可能混入了月球本身的金属。更进一步,这两类撞击碎屑中的小行星金属在化学成分上显示出系统差异:玄武质撞击碎屑中的颗粒含0.17-21.8 wt% Ni、0.12-1.76 wt% Co、0.07-10.6 μg/g Ir和0.01-3.40 μg/g Au,而在斜长质撞击碎屑中相对更富Ni(大部分>10 wt%)和Co(>0.5 wt%),且Ir(0.41-5.52 μg/g)和Au(0.36-4.86 μg/g)的含量均较高。