中國探月重磅發現今天公布，美國阿波羅也沒做到

備受矚目的人類探測器首次月球背面之旅究竟有何新發現？

5月16日，在嫦娥四號落月4個多月後，中國科學院國家天文台宣布，由該台研究員李春來領導的研究團隊利用嫦娥四號探測數據，證明了月球背面南極-標記肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質——而此前，人們並不確定月球深處究竟有什麽。

台灣時間5月16日凌晨，國際學術期刊《自然》（Nature）在線發布了這一重大發現。該發現為解答長期困擾國內外學者的有關月幔物質組成的問題提供了直接證據，將為完善月球形成與演化模型提供支撐。

（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

國際上有關月球早期演化的理論認為，月殼由是岩漿洋中較輕的斜長石組分上浮結晶形成，而如橄欖石、輝石等較重的礦物下沉形成月幔。然而，這一關於月幔組成的推論至今被沒有很好地證實。

月球內部結構可能的解釋。（a）月球岩漿被設定為深550km，下月幔由原始的未熔融物質組成。CM和CF分別代表質量中心和形態中心（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）月球最內部的物理分層結構（源自Weber et al. Seismic detection of the lunar core. Science, 331, 309-312（2011））。

李春來說，一方面，美國阿波羅任務和蘇聯月球任務返回的月球樣品中沒有發現與月幔準確物質組成有關的直接證據。另一方面，最有可能撞穿月殼的月球背面南極-標記肯盆地內，並未發現月幔指示礦物—橄欖石的大量出露的證據。“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-標記肯盆地，為月球起源演化研究提供新數據的征程。

2019年1月3日，嫦娥四號探測器著陸在月球背面預選著陸區馮卡門坑內。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兩個探測點高質量光譜數據。

(a) SPA Chang’E-2 Digital Orthophoto Map (DOM). (b) SPA Chang’E-1Digital 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標記肯撞擊坑。

中科院國家天文台和儀器研製部門中科院上海技術物理所組成的研究團隊通過對光譜數據的分析發現，嫦娥四號著陸區月壤光譜的吸收特徵與月球正面月海玄武岩質月壤光譜的吸收特徵存在著顯著差異，展現出低鈣輝石的光譜特徵，並暗示有大量橄欖石的存在。進一步的分析證實，嫦娥四號著陸區月壤物質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於月幔的深部物質。

（a）S1探測點附近岩石的全景相機圖像（黑白）（b）第二月晝石塊探測區域岩石的全景相機圖像（彩色）

值得注意的是，嫦娥四號探測器的著陸點位於南極-標記肯盆地內的馮·卡門撞擊坑內部，早期研究結果表明其表面被後續噴發的玄武岩所填充，那麽這些不同於玄武岩的深部物質，又是如何分布在著陸區域內的？

對覆蓋著陸區域的高分辨率遙感圖像數據和高光譜數據的分析結果顯示，著陸器和月球車位於玄武岩“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-標記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-標記肯盆地內部表面而形成，其猶如在南極-標記肯盆地表面打的一口“深鑽”一般，進一步將南極-標記肯盆地表面以下月球更深部物質挖掘出，產生的濺射物四處拋射，呈異塵餘生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。

Finsen撞擊坑Chang’E-2 Digital Elevation Model (DEM)

來自中科院國家天文台的消息稱，嫦娥四號探測器實現了人類歷史上首次對月球背面的軟著陸就位探測，而此次基於探測數據的研究結果，則成功揭示了月球背面的物質組成，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。