从地球上看月球，你总能看到那个熟悉的玉盘。深色的月海构成蟾蜍和玉兔，浅色的高地勾勒出轮廓。但如果绕到月球背面，景象就完全不同了。那里密密麻麻全是陨石坑，像被天外来客用锤子反复敲打过的表面。

月球为什么有这样一张阴阳脸？几十年来，科学家一直在寻找答案。而最近，美国亚利桑那大学的行星科学家杰弗里·安德鲁斯-汉纳带领的团队，通过重新分析月球背面那个最大的撞击坑，不仅找到了关键线索，还意外发现：过去几十年，我们连这个坑是朝什么方向被砸出来的都搞错了。

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一个被看反了的超级大坑

这个撞击坑叫南极-艾特肯盆地，简称SPA。43亿年前，太阳系还处在混乱的婴儿期，一颗巨大的小行星撞上了月球背面，砸出了这个南北跨度超过1900公里、东西约1600公里的椭圆形巨坑，几乎占了月球背面的三分之一。

长期以来，科学家认为这次撞击是从南向北撞过来的。但安德鲁斯-汉纳的团队做了一件看似简单却很少有人做的事：他们把太阳系里各个星球上的大型撞击坑拿来对比，发现了一个规律：所有斜着撞上去的撞击坑，形状都像水滴或者牛油果，在撞击方向的远端会变窄。

当他们用这个标准重新审视南极-艾特肯盆地时，发现它的南端更窄。这意味着，撞击方向应该是从北向南，跟传统认知正好相反。

这可不是什么无关紧要的细节。撞击方向决定了月球内部深处的物质被抛到了哪里。按照新的分析，盆地南端的边缘堆积着最多从月球深处掘出来的物质。而恰好，NASA的阿尔忒弥斯计划选定的登陆点，就在那片区域。

用安德鲁斯-汉纳的话说，宇航员会降落在研究月球最大、最古老撞击坑的最佳位置，那里堆满了来自月球内部深处的物质样本。

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月球岩浆海洋的最后一口残渣

要理解这次撞击为什么如此重要，得先搞清楚月球是怎么形成的。

大约45亿年前，月球刚刚诞生时，整个星球都是滚烫的岩浆海洋。随着漫长的冷却过程，重的矿物沉到底下形成月幔，轻的矿物浮到表面形成月壳。但有些元素既不愿意进入固态的月幔，也不愿意进入月壳，它们就一直留在最后那点儿还没凝固的岩浆里，浓度越来越高。

这些赖着不走的元素包括钾、稀土元素和磷，科学家给它们起了个统称叫KREEP——其中K是钾元素在元素周期表上的符号，REE是稀土元素的缩写，P是磷。这帮元素不仅顽固，还带着放射性，能持续释放热量。

安德鲁斯-汉纳用了一个特别形象的比喻：如果你把一罐可乐放进冰箱冷冻，会发现水结冰了，但高果糖玉米糖浆一直拒绝冻住，最后浓缩在剩余的液体里。月球上的KREEP就是这样，成了岩浆海洋的最后一口残渣，夹在月幔和月壳之间。

问题来了：为什么这些KREEP物质几乎全跑到月球正面去了？

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像挤牙膏一样被挤出来的岩浆

月球的地壳厚度很不均匀。背面的地壳比正面厚得多，这种不对称一直让科学家摸不着头脑。而安德鲁斯-汉纳团队提出的理论是：正是这种不对称，决定了KREEP物质的归宿。

随着月球背面的地壳越变越厚，下面那层还没完全凝固的岩浆海洋被挤压，就像牙膏被挤出牙膏管一样，大部分流到了地壳较薄的正面。这些富含KREEP的物质到了正面之后，因为携带大量放射性元素，持续释放热量，导致那里火山活动剧烈，喷发出大量玄武岩熔岩，形成了我们今天看到的深色月海。

这就是月球正面为什么相对平坦光滑的原因——火山熔岩填平了早期的陨石坑。而背面因为缺少这些火山活动，古老的陨石坑得以完整保存，看起来就像被陨石轰炸过的战场。

但这只是理论推测，有什么证据吗？

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撞击坑边缘的放射性线索

证据就藏在南极-艾特肯盆地周围。

研究团队分析了这个巨坑周围抛出物质的成分分布，发现了一个惊人的不对称现象：盆地西侧的抛出物富含放射性元素钍，东侧却没有。

这意味着什么？43亿年前那次撞击，在月球表面砸出了一道口子，位置刚好在两种地壳的交界处：一边的地壳下面还残留着一层富含KREEP的岩浆海洋，另一边的地壳下面则是普通的月幔。撞击把这两种物质都抛了出来，所以才会出现一边有放射性、一边没有的情况。

安德鲁斯-汉纳说，这个发现完美契合他们建立的岩浆海洋演化模型。岩浆海洋的最后残余主要集中在正面，那里的放射性元素浓度最高。但在更早的某个时期，背面部分区域的地壳下方也曾存在过薄薄的、不连续的岩浆海洋层，这就解释了为什么南极-艾特肯盆地一侧会有富含放射性的抛出物。

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即将揭晓的答案

轨道上的探测器能告诉我们月球表面大致有什么元素，比如钍这种放射性元素很容易探测到。但要真正搞清楚这些物质的详细成分和形成过程，还得靠采集实际样本回来分析。

阿尔忒弥斯计划的宇航员会在未来几年登陆月球南极附近，而根据这项新研究，那片区域堆积着来自月球深处的古老物质，还混杂着岩浆海洋最后阶段的残留。这些样本所包含的关于月球早期演化的信息，可能比科学家原本预期的更多。

那些被宇航员装进密封罐、带回地球的月球岩石，最终会被送到世界各地的实验室进行分析。到那时，我们不仅能确切知道那些样本是什么，还能通过它们，拼凑出月球诞生之初那段混乱而壮观的历史。

43亿年前，那次撞击见证了月球的往事。43亿年后，我们将通过它留下的线索，亲手揭开这段尘封的历史。

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图一：月球背面的南极-艾特肯盆地，是由一次向南（图中向下）的撞击所形成。盆地的一侧被富含放射性KREEP物质的抛射物（亮红色）所覆盖，这些物质来自被撞击掀开的月球岩浆海洋。图源：Jeff Andrews-Hanna/University of Arizona/NASA/NAOJ

图二：太阳系中不同天体的撞击坑形状相似。图中的月球南极-艾特肯盆地（左）、火星希腊盆地（中）和冥王星斯普特尼克盆地（右）都形成于斜向撞击，其轮廓沿撞击方向（下方）收窄，如同水滴。图源：Jeff Andrews-Hanna/University of Arizona/NASA

信源：Jeffrey Andrews-Hanna, Southward impact excavated magma ocean at the lunar South Pole–Aitken basin, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09582-y. www.nature.com/articles/s41586-025-09582-y