備受矚目的人類探測器首次月球背面之旅究竟有何新發(fā)現(xiàn)？5月16日，在嫦娥四號落月4個多月后，中國科學(xué)院國家天文臺宣布由該臺研究員李春來領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊利用嫦娥四號探測數(shù)據(jù)，證明了月球背面南極-艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質(zhì)。此前，人們并不確定月殼之下究竟有什么。
北京時間5月16日凌晨，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)布了這一重大發(fā)現(xiàn)。該發(fā)現(xiàn)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。
國際上有關(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石組分上浮結(jié)晶形成，而月球表面以下約60～1000公里的月幔，則由橄欖石、輝石等較重的礦物下沉形成。然而，這一關(guān)于月幔組成的推論至今尚未被很好地證實。
李春來說，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)?！斑@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，來自中國的嫦娥四號探測器踏上了探索月球背面南極-艾特肯盆地，為月球起源演化研究提供新數(shù)據(jù)的征程。2019年1月3日，嫦娥四號探測器著陸在月球背面預(yù)選著陸區(qū)馮·卡門坑內(nèi)。同一天，玉兔二號巡視器與著陸器分離，其上攜帶的紅外成像光譜儀成功獲取了著陸區(qū)兩個探測點高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)。
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(jìn)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，嫦娥四號探測器的著陸點位于南極-艾特肯盆地內(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撞擊坑。
李春來說，40多億年前南極-艾特肯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南極-艾特肯盆地內(nèi)部表面而形成，其猶如在南極-艾特肯盆地表面打的一口“深鉆”一般，進(jìn)一步將南極-艾特肯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，嫦娥四號紅外成像光譜儀分析到的對象，正是芬森撞擊坑挖掘、拋射到馮·卡門撞擊坑表面的月幔物質(zhì)。
來自中科院國家天文臺的消息稱，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，而此次基于探測數(shù)據(jù)的研究結(jié)果，則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(rèn)識。(邱晨輝)
