月球背面幔源物質(zhì)什么情況 什么是月幔物質(zhì)有什么作用

中新網(wǎng)北京5月16日電(孫自法 黃京一) 中國科學(xué)院國家天文臺16日發(fā)布消息說，該臺李春來研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊利用嫦娥四號就位光譜探測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并證明月球背面南極-艾特肯盆地(SPA)存在以橄欖石和低鈣輝石為主的月球深部物質(zhì)，這為解答長期困擾中外學(xué)者的有關(guān)月幔物質(zhì)組成問題提供了直接證據(jù)，也將為完善月球形成與演化模型提供支撐。

中國科學(xué)家在月球探測領(lǐng)域最新完成的這一重大發(fā)現(xiàn)及研究成果論文，已于北京時間當(dāng)天凌晨獲國際科學(xué)期刊《自然》(Nature)在線發(fā)表。

李春來研究員接受媒體采訪時介紹，有關(guān)月球早期演化的理論認(rèn)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。一方面，美國阿波羅任務(wù)和前蘇聯(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SPA盆地內(nèi)，此前并未發(fā)現(xiàn)月幔指示礦物——橄欖石的大量出露的證據(jù)。

為揭開月球深部物質(zhì)成分神秘面紗，嫦娥四號踏上探索月球背面SPA盆地、為月球起源演化研究提供新數(shù)據(jù)的征程。2019年初，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)，其后與著陸器分離的巡視器“玉兔2號”月球車所攜紅外成像光譜儀，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紅外成像光譜儀研制單位中科院上海技術(shù)物理研究所組成的研究團(tuán)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嫦娥三號獲得的月球正面月海玄武巖質(zhì)月壤存在顯著差異，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。研究團(tuán)隊進(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)。

李春來研究員向媒體介紹基于嫦娥四號數(shù)據(jù)的最新研究成果。孫自法攝

李春來指出，值得注意的是，嫦娥四號號探測器著陸點位于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)的呢？

研究團(tuán)隊對覆蓋著陸區(qū)域的高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)和高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，嫦娥四號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。芬森坑是由小天體撞擊SPA盆地內(nèi)部表面而形成，而SPA盆地40多億年前形成時已將月殼減薄或完全剝離，芬森猶如在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，呈輻射線撒布在馮·卡門撞擊坑“平原”上。研究團(tuán)隊由此確認(rèn)，嫦娥四號月球車紅外成像光譜儀探測分析到的對象，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，基于嫦娥四號探測數(shù)據(jù)的上述最新研究成果，初步揭示了月球背面SPA深部物質(zhì)的組成，也證實了科學(xué)界對月幔富含橄欖石的推論，加深了人類對月球乃至類地行星形成與演化的認(rèn)識。