10月6日是中秋节，来自国家航天局和国家原子能机构的一份“中秋礼单”，让我们与月球的“内心”贴得更近。首次基于嫦娥六号从月球背面带回的珍贵“土特产”，中核集团核工业北京地质研究院、北京大学、山东大学研究团队发现：月球背面的“心脏”——月幔，比正面月幔更“冷”。这一发现为我们理解月球“阴阳脸”的奇特现象，提供了来自其内部深处的关键证据。月球背面月幔有点“冷”，这究竟是怎么一回事？广寒宫的“温度密码”究竟什么样？

月球背面月幔相比月球正面更“冷”示例图

《自然·地球科学》（Nature Geoscience）官网文章截图

月球就像一本记录太阳系历史的书籍，而月幔是这本书中的“核心章节”。月幔深藏于月壳之下，是月球体积最大的组成部分，月球古老的火山活动正是由月幔物质上涌而形成的。因此，月幔等月球内部特征对于月球演化研究至关重要。

在研究中，科学家利用可“侦探”的多种手段，对我国嫦娥六号从月球背面带回的玄武岩样品进行了精细分析。这些样品的化学成分如同一个“黑匣子”，记录了其形成时的深部温度压力等信息。中核集团核地研院分析测试研究所何升为我们揭开探秘的过程。

何升：研究团队选用了4种独立的方法来做相互的验证，来确保我们科研成果的可信度。一是利用岩石学模型模拟嫦娥六号玄武岩的结晶过程，然后运用了三种独立的温度计，包括“单斜辉石单矿物温压计”，“单斜辉石-熔体平衡温压计”，“斜长石-熔体平衡温度计”，这三种独立的温度计来计算玄武岩形成温度，就是玄武岩的形成温度大概在1100摄氏度，这比来自月球正面的嫦娥五号等月球样品它的结晶温度要低约100摄氏度，给我们月球背面月幔更冷提供了支撑。

嫦娥六号月球样品玄武岩中单斜辉石、斜长石-d

单斜辉石单矿物、单斜辉石-熔体温压计温度压力计算及岩石学模型模拟

研究团队还通过玄武岩全岩成分，重建原始岩浆化学组成，计算月幔潜能温度，发现月球背面月幔潜能温度约1400℃，这低于月球正面的月幔潜能温度——月球正面的月幔潜能温度约1500℃。

何升：研究团队用这个遥感数据来进行更大区域上的验证。我们选择了月球正面和背面的玄武岩区域，利用遥感数据来获取它的岩石的成分，来计算这个月幔的潜能温度。得出的结果是月球背面月幔潜能温度约1400摄氏度，低于月球正面的1470度。

月球正面和背面玄武岩单元月幔潜能温度

那么，月球背面的月幔结晶温度与月幔潜能温度有何不同？

何升：我们所说的结晶温度，你可以设想这有一个岩浆房，在这个岩浆房里面结晶了这些矿物，通过我们所说的温度计测出来的是矿物结晶温度，而我们所说的潜能温度是反映岩浆初始源区的热状态。

此次研究发现月球背面月幔相比月球正面月幔更“冷”，这进一步深化了人类对月球“二分性”现象的认识。此前研究发现，月球正面和背面在地形地貌、元素分布和岩石特征等方面均存在巨大差异。如，正面相对平坦开阔，背面布满沟壑、峡谷和悬崖，地形起伏也更大；月球正面有着较多的月海，这是由早期火山活动形成的较平坦的玄武岩区域，占据了月球正面30%以上，而月球背面只有约1%～2%的月海；月球正面相对富含放射性元素，而背面相对亏损等。科学家们将月球正面和背面的差异性称为“二分性”现象，并将其列为探索月球奥秘的几个最为关键的科学问题之一，认为这可能与月球的形成与演化历史密切相关。

何升：我们可以发现月球在地形地貌、元素分布，尤其是放射性元素分布以及地壳厚度方面存在一些差异，嫦娥六号这次返回的样品，让我们能够真实地利用样品去研究月球正面和背面的区别，这一次我们不是限定在月球的表面，而是深入到月球的内部，去看月幔的温度的差异性。

嫦娥六号月壤样品

研究显示，月球，作为地球最亲密的伴侣，可能是从早期地球分离而出。它如同一台保存完好的“宇宙历史冰箱”，其相对静止的地质状态，封存了星体演化早期的秘密。

中核集团首席科学家李子颖：通过月球来看地球的过去，从深部和地表来说，地球是频繁的物质交换了，就是我们这个板块插到地下去以后，通过熔融它又喷出或侵入地表来了，它这个物质是循环的，但月球因为它没有足够的水，没有足够的热，所以它难以产生频繁的垂向物质交换，特别是晚期，月球的这种作用不明显。月幔研究是对月球内部的研究，科学意义重大。

科研人员观察月壤样品

然而，探索月背的秘密，道路从未平坦。中核集团核地研院分析测试研究所李婷，回忆起研究那300毫克月壤的日日夜夜，坦言最初的20多天“压力山大”，要在20多天内先提交一批数据，难度极高。

李婷：拿到嫦娥六号样品之后，没想到比嫦五样品更细更碎，这个难度哗一下就上去了。研究嫦娥六号样品，第一件事就是要把这些粉末制成靶，它非常的细和非常的碎，就以至于制靶的时候，所有的颗粒全部都是团聚在一起的，分散不开，这样的话你没有办法进行后期的数据处理，数据采集。我们就先开始按老的步骤，开始分颗粒，一颗一颗挑，先把大颗粒挑出来之后去制靶，我们认为我们当时的制靶技术已经是比较成熟的了，因为前面已经摸索一两年了，结果磨出来之后那个样品全是裂的。

是配方不对，还是手法有误？面对困境，团队没有退缩。他们果断推倒重来，在实验室里开启了昼夜不分的“攻关模式”。

李婷：那个时候就是大家连轴转，就是白天晚上都在实验室，然后把这个靶制了出来，保证第一批的数据出来，因为它样品的特殊性，然后以及现在技术手段还没有那么合适，就是对于极微量极微小的东西，我们还是需要科技的进步，以及我们自己的努力去攻破这一项一项难题，月球还是一个非常大的研究的目标，是我们以后要奋斗的星辰大海。

嫦娥六号月壤样品研究团队部分成员在实验室