嫦娥四號探測數(shù)據(jù)新發(fā)現(xiàn)：月幔主要成分或為橄欖石

從中國科學(xué)院國家天文臺獲悉，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。

這一成果于北京時間5月16日凌晨在線發(fā)表于國際科學(xué)期刊《自然》上。

有關(guān)月球早期演化的理論認為，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。

2019年1月3日，我國研制的嫦娥四號探測器“定點、定時、精確”地著陸在月球背面預(yù)選著陸區(qū)——SPA盆地的馮·卡門坑內(nèi)。巡視器（玉兔2號）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)兩個探測點高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)。國家天文臺與儀器研制單位——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)，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。進一步的分析證實，CE-4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)。

或許有人會問：早期研究結(jié)果表明，馮·卡門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·卡門撞擊坑中的呢？

科學(xué)家們解釋說，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。40多億年前SPA盆地形成時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，CE-4 VNIS分析到的對象是芬森撞擊坑挖掘、拋射到馮·卡門撞擊坑表面的月幔物質(zhì)。

李春來表示，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?；谔綔y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是正確的，加深了人類對月球形成與演化的認識。