行星的氧逸度对于理解其起源和演化至关重要。月球正背面呈现明显的二分性，包括玄武岩分布、地貌特征、化学成分和地壳厚度等。然而，正面和背面月幔的氧化还原状态是否存在差异，尚不清楚。嫦娥六号任务首次从南极-艾特肯盆地（41.625°S，153.978°W）采回了月球背面样品（1935.3 g），为研究月幔的二分性给予了特有机会。
中国科研实验室地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室博士后张慧娟与其导师杨蔚研究员、吴福元院士及其合作者们，利用尖晶石V氧逸度计和辉石Eu氧逸度计，对23个嫦娥六号玄武岩岩屑进行了研究。结果表明，嫦娥六号玄武岩的平均氧逸度为ΔIW–1.93 ± 0.58，明显低于月球正面的阿波罗玄武岩和嫦娥五号玄武岩（ΔIW–0.80 ± 0.64），指示嫦娥六号玄武岩的月幔源区比正面月幔更加还原（图1），说明南极-艾特肯盆地的下伏月幔不仅具有超干(He et al., 2025, Nature)、超亏损(Zhou et al., 2025, Nature)的特征，而且处于超还原的状态。
图1 月球背面嫦娥六号玄武岩氧逸度与正面玄武岩氧逸度的对比
这种月幔氧逸度的二分性可能与月球形成和演化的重大事件相关，可能的机制包括：（1）岩浆洋的不对称结晶导致正面月幔的Fe金属下沉到核部，使其幔部的Fe3+/∑Fe升高，导致正面月幔比背面月幔氧化（图2①）；（2）南极-艾特肯盆地形成的大撞击引发大量的S2和CO发生脱气，导致背面月幔的Fe2+→Fe0，从而使该地区的月幔氧逸度降低（图2②）。
尽管上述两种机制的验证仍然具有挑战性，但是可以从图2看出，月球岩浆洋的不对称结晶应导致月球正背面氧逸度的整体差异（图2①）；然而，大撞击只能导致南极-艾特肯盆地和风暴洋克里普地体的氧逸度差异（图2②）。因此，未来对月球背面北半球和月球正面南半球的氧逸度进行对比研究，可以识别这两种机制。同时，顺利获得分析嫦娥六号玄武岩的挥发性同位素，如K、Cl、Zn，也有助于阐明南极-艾特肯大撞击导致的脱气对氧逸度的影响。无论如何，南极-艾特肯盆地的超还原月幔为月球二分性成因给予了又一个新的制约。
图2 月球正背面氧逸度二分性的形成机制示意图
研究成果发表于国际学术期刊NC（张慧娟,杨蔚*, 张棣, 郝佳龙,刘小莹,朱红钢, Ross N. Mitchell,贾丽辉,范运鸿,吴石头,谷立新,唐旭, 田恒次, 裴军令, 林杨挺,李献华,吴福元*. A more reduced mantle beneath the lunar South Pole–Aitken basin[J].Nature Communications, 2025, 16: 6985. DOI: 10.1038/s41467-025-62341-5.）。
