嫦娥六号低钛玄武岩揭示月球28亿年前撞击通量进入稳定期

本研究通过嫦娥六号返回的月球背面低钛玄武岩样本（2.8 Ga），首次建立了月球撞击年代学新校准点。研究人员采用多直径段撞击坑统计方法，规避次级坑干扰，测得N(1)=(2.01±0.90)×10-3 km-2，结合放射性同位素定年数据更新了月球撞击年代学模型（CF），证实月球撞击通量在2.8 Ga已趋于稳定。该成果为太阳系撞击历史研究提供了关键约束，发表于《The Innovation》。

　　

月球表面密布的撞击坑如同记录太阳系演化的"时间胶囊"，但关于其撞击通量的变化历史仍存在重大争议。传统月球撞击年代学模型（Crater Chronology Function, CF）显示撞击通量在37-30亿年前经历急剧下降后趋于稳定，但具体转折时间因样本稀缺而难以精确测定。尤其关键的是，现有模型在10-32亿年区间存在显著误差，且近期研究提示可能存在短期撞击高峰事件，这对理解地月系统演化规律构成挑战。

中山大学行星环境与天体生物学研究实验室联合中国科学院广州地球化学研究所的研究团队，利用嫦娥六号从月球背面采回的28亿年低钛玄武岩样本，开创性地解决了这一难题。通过规避太阳光照条件和次级坑干扰的创新统计方法，团队在着陆区识别出75-503米、400-864米和1000-1799米三个直径段的生产种群（production population），首次获得独立于生产函数（PF）的N(1)值直接测量结果（2.01±0.90×10^-3 km^-2）。结合样本的精确放射性年龄（2807-2830 Ma），研究人员构建了更新版的CF模型：N(1)=1.94×10^-14(e^7.196t-1)+7.652×10^-4t。

关键技术包括：1）月球样本放射性同位素定年技术；2）多尺度撞击坑形态学分析；3）基于LRO影像的生产种群识别方法；4）撞击坑尺寸-频率分布（SFD）功率律拟合技术。

主要研究结果

1. 新校准点的建立：嫦娥六号着陆区玄武岩的N(1)值与Neukum年代学模型预测值偏差<20%，验证了经典模型的总体可靠性。东部低钛月海测得更高N(1)值（6.05±2.71×10^-3 km^-2），对应平衡直径189米，推测其形成年龄约32.5亿年。

2. 撞击通量演化模式：更新后的CF模型显示，28亿年以来月球撞击通量保持长期稳定（图1B），与短期撞击高峰事件（如25-20亿年的地球陨石球粒层）并不矛盾，反映不同时间尺度的动力学过程。

3. 方法学突破：通过限定特定直径段统计生产种群，有效解决了次级坑污染和地形退化效应导致的PF不确定性，为未来地外天体年代学研究提供新范式。

这项研究不仅将月球撞击年代学的校准精度提升到新高度，更揭示了内太阳系撞击历史的本质特征：28亿年前后，太阳系已进入动力学相对平静期，但允许存在短时撞击增强事件。该成果为理解地球早期生命环境演化、小行星带动力学演化等重大科学问题提供了关键时间标尺。未来需要更多月球样本返回任务，特别是在30-35亿年关键时段建立新的校准点，以最终揭示撞击通量转折的精确时间节点。