中國科學院地質與地球物理研究所團隊基于嫦娥六號月球樣本的研究取得突破性進展，首次通過同位素證據揭示了月球南極-艾特肯盆地（SPA）形成時的巨型撞擊事件對月球深部結構的深遠影響。
這項研究于 2026 年 1 月 13 日在線發表于國際權威期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS），并被選為當期亮點論文。
南極-艾特肯盆地作為月球表面最古老、規模最大的撞擊坑，直徑約 2500 公里。科學界長期推測，如此劇烈的撞擊可能不僅重塑了月表形態，還可能影響月球深部月幔的組成與演化。
數值模擬表明，該撞擊事件可能挖掘出深達上百公里的物質，其釋放的巨大熱能甚至可能觸發月幔對流，促使富含鉀（K）、稀土元素（REE）和磷（P）的 KREEP 物質從月球背面遷移至正面，進而影響后續的火山活動。然而，關于撞擊對深部月幔物質成分，特別是揮發分含量的具體影響，一直缺乏直接證據。
2024 年 6 月，我國嫦娥六號任務成功從 SPA 盆地內的阿波羅隕石坑附近采樣并返回地球，為破解這一科學謎題提供了獨一無二的材料。中國科學院地質地球所田恒次研究員、楊蔚研究員、李獻華院士、吳福元院士等領銜的研究團隊，對嫦娥六號月壤中的毫米級玄武巖顆粒進行了系統分析。研究采用了高精度微米 CT 掃描進行巖相學確認，結合超低消耗量全巖主微量元素分析技術，并運用基于碰撞反應池多接收等離子體質譜儀（CC-MC-ICPMS）的高精度鐵（Fe）和鉀（K）同位素分析方法。
分析結果顯示，所研究的玄武巖樣品屬于約 28 億年前形成的低鈦玄武巖。其鐵同位素組成（δ??Fe 值介于 0.13 ± 0.03‰至 0.21 ± 0.02‰）較以往所有已知的月球低鈦玄武巖（包括阿波羅計劃、嫦娥五號樣品及月球隕石）平均偏重約 0.08‰。更為顯著的是，其鉀同位素組成（δ?1K 值介于 0.001 ± 0.028‰至 0.093 ± 0.014‰）比已報道的所有阿波羅玄武巖樣品平均偏重約 0.16‰。
為解讀這一異常現象，研究團隊排除了宇宙射線照射對同位素組成的顯著影響。通過詳細的數值模擬，團隊證實巖漿分異過程（如巖漿洋分異、部分熔融和分離結晶）可以解釋鐵同位素的偏重特征，但無法充分解釋鉀同位素顯著偏重的現象。鉀作為中等揮發性元素，其同位素組成對高溫過程極為敏感。研究團隊綜合前人關于月球形成初期大撞擊導致全月尺度揮發分丟失的研究，并結合本次數據，提出 SPA 巨型撞擊事件是導致該區域深部月幔鉀同位素偏重的主要原因。模擬計算表明，SPA 撞擊產生的高溫高壓環境導致月幔物質中約 1% 的鉀發生揮發丟失，這一過程足以解釋在嫦娥六號玄武巖中觀測到的重鉀同位素特征。
這一發現具有里程碑意義。它首次提供了確鑿的同位素證據，證明發生在月球早期的 SPA 巨型撞擊事件不僅塑造了月表，還深刻改造了深部月幔的化學成分，導致該區域月幔揮發分（如鉀）的丟失。揮發分的丟失可能使得月球背面的月幔物質變得更難熔，這為理解月球正面與背面在火山活動規模與頻率上的顯著不對稱性（正面有廣泛的月海玄武巖覆蓋而背面稀少）提供了關鍵線索。同時，這項研究也深化了科學界對巨型撞擊事件在類地行星（包括地球早期）形成與演化過程中所起作用的理解。