2024年5⽉3⽇，嫦娥六号成功发射。图源：国家航天局官⽹
导读：2024年6⽉25⽇，嫦娥六号成功在内蒙古四⼦王旗预定区域着陆，身上背着刚刚从⽉球背⾯的南极-艾特肯盆地内的阿波罗陨⽳坑采集到的⽉壤样本。这是⼈类⾸次在⽉球背⾯成功采集样本，将有助于回答南极—艾特肯盆地的年龄、地质信息，⽉幔的主要矿物成分等科学问题。
在嫦娥六号回来前，中国科学院地质与地球物理研究所研究员岳宗⽟等⼈就已经对嫦娥六号着陆区地质背景进⾏了深⼊分析，并为样本回归后的相关研究做了⼀系列预热⼯作。具体来说，他们认为嫦娥六号此次挖回的⽉壤有望解决的重要问题包括：南极—艾特肯盆地的年龄。南极—艾特肯盆地是⽉球上最⼤、最古⽼的撞击坑之⼀。
通过实验⼼的⾼精度定年技术，如同位素定年法等，我们能够追溯这⼀古⽼地貌的形成时间，为⽉球的历史提供关键的时间标记。阿波罗陨⽳坑的年龄。同样，通过精确测定南极—艾特肯和阿波罗陨⽳坑的年龄，我们将构建更为详尽的⽉球地质年表。⽉幔的主要矿物成分。南极—艾特肯盆地的形成过程暴露了⽉幔物质，但由于没有观测到⼤规模的橄榄⽯，⼀些研究推测⽉幔的主要成分是低钙辉⽯，对样本随后的化学分析将有助于揭开这⼀谜团。
通过⽐较⽉幔与地幔的成分，我们也许能够验证关于⽉球起源的⼀个流⾏假说——即⽉球是由⼀个名为忒伊亚的古代⾏星与早期地球发⽣巨⼤碰撞后形成的。⽉球撞击通量函数。这是⼀个描述⽉球表⾯撞击坑形成速率与时间、撞击体⼤⼩之间关系的数学模型，能够帮助科学家量化⽉球表⾯的撞击事件。
嫦娥六号带回了现今为⽌唯⼀来⾃⽉背的样本，将更准确地统计⽉球背⾯的撞击坑数量和⼤⼩，更精确地确定撞击事件的时间等，从⽽进⼀步优化现存模型并为研究太阳系早期的撞击事件与轨道演化提供重要信息。南极—艾特肯盆地内部的⽕⼭喷发。⽬前的研究表明，南极—艾特肯盆地内部的⽉壳厚度较薄，但并未发现⼤规模的⽞武岩裸露。对嫦娥六号样品的地质化学研究，特别是与⽉球正⾯⽞武岩化学成分的⽐较，将有助于解决这⼀问题。
⽉球研究中最基础的科学问题：⽉球的不对称性。⽬前还没有统⼀的理论能够完全解释这⼀现象，科学家们的研究给出了⼀系列可能导致⽉球不对称的解释：⽉球正⾯拥有浓度更⾼的产热元素，这些热量可能导致了⽉球正⾯地壳的减薄，使得⽞武岩熔岩更容易上涌并形成⽉海。可能源⾃⼀次古⽼的撞击事件（该碰撞也源于忒伊亚碰撞），这次撞击在⽉球背⾯形成了⼀个增⽣的半球堆，从⽽造就了背⾯⾼地的地形特征。
⽉背密布的陨⽳坑被解释为与⽉球熔岩流的活动有关，⽉球形成初期来⾃地球的热量辐射使⽉球正⾯⽉壳物质凝结较慢，⽽较冷的背⾯更快地完成了⽉壳物质的凝结，因此背⾯形成了较厚的⽉壳⽽正⾯较薄。正⾯的流星体撞击会穿透较薄的⽉壳，释放出形成⽉海的⽞武岩熔岩，但在背⾯的撞击却很少能够触发深层熔岩的流动，使得撞击坑得以保留。
嫦娥六号采集的样本将帮助科学家进⼀步进⾏⽉壤的结构分析，揭示⽉球背⾯与正⾯地质结构上的差异。这些预期成果将深化我们对⽉球早期历史、内部结构、撞击过程和⽕⼭活动等⼀系列问题的理解。
⽉亮在⼈类⽂化中被塑造为不同神话形象，从古希腊神话中的塞勒涅到中国传说中的嫦娥，⽉亮⼀直是⼈类情感与想象的载体。在科学领域，⽉球作为地球唯⼀的⾃然卫星，⾃古以来就是天⽂学家研究的对象。然⽽，直到20世纪，⼈类对⽉球的认识还⾮常有限，⽉球背⾯更是充满了未知，可谓是“最熟悉的陌⽣⼈”。
1968年12⽉，在阿波罗8号任务中，⼈类⾸次直接看到了⽉球背⾯。宇航员威廉·安德斯描述了他的视⻆：“背⾯看起来像是我的孩⼦们玩了⼀段时间的沙堆。这⼀切都是⼀团糟，毫⽆章法可⾔，只是有很多凹凸和洞孔。”与正⾯相⽐，⽉球背⾯看起来崎岖不平，这⾥⼏乎没有宽阔的⽉海，⽽是布满了密集的撞击坑。⼀系列基于轨道探测器的研究发现了⽉球两侧存在显著差异，⽉球背⾯的地壳更厚，岩浆活动较少，成分也有所不同。
作为嫦娥五号的备份，嫦娥六号具备基本相同的系统组成：轨道器、返回器、上升器和着陆器，其中着陆器-上升器组合使⽤钻头和机械臂通过钻取和表取两种采样⽅式，获得不同层⾯和深度的样品，采集了约2千克的样本，最终由上升器将样本送回地球。在嫦娥六号将样品带回之前，研究⼈员对于着陆点的上述地质背景，撞击历史与样本来源的提前分析，为实验室分析提供了宝贵的前期信息，帮助科学家构建了⽉壤样本性质和成分的初步假设。
嫦娥六号任务的成功不仅标志着中国航天探索的⼜⼀⾥程碑，也为全球科学家提供了研究⽉球的新窗⼝。期待满载归来的嫦娥六号能再⼀次刷新我们对⽉球的理解。