原標(biāo)題：嫦娥四號新成果凌晨公布，月球背面深處果然有它們

光明網(wǎng)訊（記者宋雅娟）5月16日凌晨，國際科學(xué)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)布我國月球探測領(lǐng)域的一項重大發(fā)現(xiàn)。中國科學(xué)院國家天文臺李春來研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊利用嫦娥四號就位光譜探測數(shù)據(jù)，證明了月球背面南極-艾特肯盆地（SPA）存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質(zhì)，為解答長期困擾國內(nèi)外學(xué)者的有關(guān)月幔物質(zhì)組成的問題提供了直接證據(jù)，將為完善月球形成與演化模型提供支撐。

圖1月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能的解釋。（a）月球巖漿被設(shè)定為深550km，下月幔由原始的未熔融物質(zhì)組成。CM和CF分別代表質(zhì)量中心和形態(tài)中心（源自Wieczorek, M. et al. in The constitution and structure of the lunar interior. 《

Reviews in mineralogy and geochemistry

, Vol 60》(eds Joliff, B. et al. Mineralogical Society of America, Chantilly, 2006)，P225。（b）月球最內(nèi)部的物理分層結(jié)構(gòu)（源自Weber et al. Seismic detection of the lunar core.Science,331,309-312（2011））。

有關(guān)月球早期演化的理論認為，月殼由是巖漿洋中較輕的斜長石組分上浮結(jié)晶形成，而如橄欖石、輝石等較重的礦物下沉形成月幔。然而，這一關(guān)于月幔組成的推論至今沒有很好地被證實。李春來介紹，“一方面，美國阿波羅任務(wù)和蘇聯(lián)月球任務(wù)返回的月球樣品中沒有發(fā)現(xiàn)與月幔準(zhǔn)確物質(zhì)組成有關(guān)的直接證據(jù)。另一方面，最有可能撞穿月殼的月球背面南極-艾特肯盆地（SPA）內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)月幔指示礦物—橄欖石的大量出露的證據(jù)?！?/p>

這是否說明富橄欖石的月幔假說是錯誤的？帶著揭開月球深部物質(zhì)成分神秘面紗的使命，嫦娥四號踏上了探索月球背面SPA，為月球起源演化研究提供新數(shù)據(jù)的征程。

圖2 (a) SPA Chang’E-2 Digital Orthophoto Map (DOM). (b) SPA Chang’E-1 Digital Elevation Model (DEM).白色虛線為SPA盆地邊界。兩個紅色原點分別表示南極點和艾特肯撞擊坑。

2019年1月3日，嫦娥四號探測器“定點、定時、精確”地著陸在月球背面預(yù)選著陸區(qū)馮卡門坑內(nèi)。1月4日巡視器（玉兔2號）與著陸器分離，其上攜帶的紅外成像光譜儀（VNIS）成功獲取了著陸區(qū)兩個探測點高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)。

圖3（a）A（CE4_0015）探測點VNIS獲得的600nm圖像（b）S1探測點VNIS獲得的600nm圖像（c）全景相機拍攝的探測點S1（CE4_0016）處的全景圖像

中科院國家天文臺和儀器研制單位中科院上海技術(shù)物理所組成的研究團隊通過對光譜數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，嫦娥四號著陸區(qū)月壤光譜的吸收特征與月球正面月海玄武巖質(zhì)月壤光譜的吸收特征存在著顯著差異，展現(xiàn)出低鈣輝石的光譜特征，并暗示有大量橄欖石的存在。進一步的分析證實，嫦娥四號著陸區(qū)月壤物質(zhì)中橄欖石相對含量最高，低鈣輝石次之，僅含有很少量的高鈣輝石。這種礦物組合很可能代表了源于月幔的深部物質(zhì)。

值得注意的是，嫦娥四號號探測器的著陸點位于SPA盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑內(nèi)部，早期研究結(jié)果表明其表面被后續(xù)噴發(fā)的玄武巖所填充，那么這些不同于玄武巖的深部物質(zhì)又是如何分布在著陸區(qū)域內(nèi)的？

對覆蓋著陸區(qū)域的高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)和高光譜數(shù)據(jù)的分析結(jié)果顯示，著陸器和月球車位于玄武巖“平原”的撞擊濺射物上，這些濺射物來自東北方向的芬森（FINSEN）撞擊坑。

李春來介紹，40多億年前SPA盆地形成時已將月殼減薄或完全剝離。芬森坑是由小天體撞擊SPA盆地內(nèi)部表面而形成，其猶如在SPA表面打的一口“深鉆”一般，進一步將SPA盆地表面以下月球更深部物質(zhì)挖掘出，產(chǎn)生的濺射物四處拋射，呈輻射線撒布在馮卡門撞擊坑“平原”上。因此，嫦娥四號VNIS分析到的對象是FINSEN撞擊坑挖掘、拋射到馮·卡門撞擊坑表面的月幔物質(zhì)。

嫦娥四號探測器實現(xiàn)了人類歷史上首次對月球背面的軟著陸就位探測。基于探測數(shù)據(jù)的研究結(jié)果成功揭示了月球背面的物質(zhì)組成，證實了月幔富含橄欖石的推論的正確性，加深了人類對月球形成與演化的認識。