月球正背面表现出显著的二分性，其正面以广阔的月海为主，而背面则以崎岖的高地和密集的撞击坑为特征。地月系统特殊的位置关系和地球磁场的影响导致了这种二分性还涉及月球所处的空间环境。空间环境影响着月球表面的长期演化过程。月球表面长期直接暴露于太空环境中，持续受到微陨石、太阳风和宇宙射线的直接作用，这一系列过程被称为太空风化。样品的太空风化特征能够敏感地记录出空间环境上的差异，然而月球背面样品证据的缺乏，使得我们尚不清楚月球的空间环境是否存在与其地质地貌相似的二分性。

 近日，中国科学院广州地球化学研究所月球样品研究团队，在National Science Review（《国家科学评论》）发表题为“Differences in space weathering between the near and far side of the Moon: Evidence from Chang’e-6 samples”的研究论文。研究团队从嫦娥六号任务的返回的首个月球背面样品中发现了月球正背面的太空风化差异，为月球空间环境的二分性提供了基于样品的证据。

 研究团队采用原位聚焦离子束（FIB）制样方法，从嫦娥六号铲取样品CE6C0400YJFM003中的细粒粉末提取样品，涵盖了包括硅酸盐、硫化物和氧化物在内的主要月球矿物（图1），使用装载了电子能量损失谱探测系统的高分辨透射电镜对样品进行了纳米级矿物学研究。通过对比来自月球正面的嫦娥五号样品、阿波罗样品以及无大气小行星Itokawa样品的太空风化特征，研究了月球背面样品与月球正面样品、小行星样品在太空风化特征上的差异，分析了太阳风辐射和微陨石撞击等空间环境变量在太空风化过程中的相对贡献。

图1 嫦娥六号样品主要矿物的二次电子（SE）图像（黄色矩形表示进行FIB制样的位置）

 研究结果表明，嫦娥六号样品中缺乏在月球正面样品和小行星样品中常见的由微陨石撞击产生的气相沉积层，仅在陨硫铁表面的多孔区域观察到不属于基底矿物的元素富集。此外，嫦娥六号样品中硅酸盐矿物表现出更薄的非晶层、较低的太阳风轨迹密度，说明嫦娥六号样品暴露在太阳风中的时间更短；嫦娥六号样品中含铁矿物较大的纳米铁（npFe⁰）晶粒尺寸和较低的纳米铁（npFe⁰）密度表明太阳风辐射导致铁元素的分离和聚集更为明显。这些现象表明，尽管嫦娥六号样品暴露在太阳风中的时间更短，但太阳风辐射在嫦娥六号样品太空风化过程中的贡献相较于月球正面样品更高（图2）。

图2 太阳风和（微）陨石撞击在不同月球采样点的相对影响。(a)太阳风在不同月球采样点的相对影响。(b)（微）陨石撞击在不同经度的相对通量。(c)太阳风和（微）陨石撞击在不同月球采样点的相对贡献。

 上述研究结果丰富了我们对无大气天体表面各矿物在较短暴露时间内如何响应太空风化的认识，并为揭示月球空间环境如何驱动太空风化差异提供了关键指标。此外，此研究为月球空间环境的二分性提供了基于返回样品的证据，突出了空间环境变量在太空风化过程中的关键作用，对理解太阳风辐射和微陨石撞击如何协同塑造月球和其他无大气天体的表面具有重要意义。

 该研究受到中国科学院院长基金、中国科学院广州地球化学研究所长基金（2022SZJJZD-03）和中国科学院青年创新促进会（2021353）联合资助。

论文信息：Jiarui Lin（林佳睿）, Haiyang Xian（鲜海洋）*, Yiping Yang（杨宜坪）, Shan Li（李珊）, Jiaxin Xi（席佳鑫）, Xiaoju Lin（林枭举）, Yao Xiao（肖瑶）, Shengdong Chen（陈生东）, Chenyi Zhao（赵晨艺）, Miaomiao Zhang（张苗苗）, Akira Tsuchiyama, Jianxi Zhu（朱建喜）*, Hongping He（何宏平）, and Yi-Gang Xu（徐义刚）, 2025. Differences in space weathering between the near and far side of the Moon: Evidence from Chang’e-6 samples, National Science Review. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf087