從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)獲悉，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李春來(lái)研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)利用嫦娥四號(hào)就位光譜探測(cè)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(zhǎng)期困擾國(guó)內(nèi)外學(xué)者的有關(guān)月幔物質(zhì)組成的問(wèn)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。

這一成果于北京時(shí)間5月16日凌晨在線(xiàn)發(fā)表于國(guó)際科學(xué)期刊《自然》上。

有關(guān)月球早期演化的理論認(rèn)為，月殼是由巖漿洋中較輕的斜長(zhǎng)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(méi)有很好地被證實(shí)。

2019年1月3日，我國(guó)研制的嫦娥四號(hào)探測(cè)器“定點(diǎn)、定時(shí)、精確”地著陸在月球背面預(yù)選著陸區(qū)——SPA盆地的馮·卡門(mén)坑內(nèi)。巡視器(玉兔2號(hào))與著陸器分離后，其攜帶的紅外成像光譜儀(VNIS)成功獲取了著陸區(qū)兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)。國(guó)家天文臺(tái)與儀器研制單位——中科院上海技術(shù)物理所組成的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)光譜數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，CE-4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(jìn)一步的分析證實(shí)，CE-4著陸區(qū)月壤物質(zhì)中橄欖石相對(duì)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)。

或許有人會(huì)問(wèn)：早期研究結(jié)果表明，馮·卡門(mén)撞擊坑表面早已被后續(xù)噴發(fā)的玄武巖所填充，那么科學(xué)家是如何確定這些不同于玄武巖的礦物組合是來(lái)源于月幔的深部物質(zhì)呢?這些物質(zhì)又是如何出現(xiàn)在馮·卡門(mén)撞擊坑中的呢?

科學(xué)家們解釋說(shuō)，對(duì)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(chē)位于玄武巖“平原”的撞擊濺射物上，這些濺射物來(lái)自東北方向的芬森(FINSEN)撞擊坑。40多億年前SPA盆地形成時(shí)已將月殼減薄或完全剝離。芬森撞擊坑是由小天體撞擊SPA盆地內(nèi)部表面而形成的，猶如在SPA表面打的一口“深鉆”一般，進(jìn)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(xiàn)撒布在馮·卡門(mén)撞擊坑“平原”上。因此，CE-4 VNIS分析到的對(duì)象是芬森撞擊坑挖掘、拋射到馮·卡門(mén)撞擊坑表面的月幔物質(zhì)。

李春來(lái)表示，嫦娥四號(hào)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)歷史上首次對(duì)月球背面的軟著陸就位探測(cè)。基于探測(cè)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(shí)了月幔富含橄欖石的推論是正確的，加深了人類(lèi)對(duì)月球形成與演化的認(rèn)識(shí)。