月球背面幔源物質什么情況 什么是月幔物質有什么作用

中新網北京5月16日電(孫自法 黃京一) 中國科學院國家天文臺16日發布消息說，該臺李春來研究員領導的研究團隊利用嫦娥四號就位光譜探測數據，發現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，這為解答長期困擾中外學者的有關月幔物質組成問題提供了直接證據，也將為完善月球形成與演化模型提供支撐。

中國科學家在月球探測領域最新完成的這一重大發現及研究成果論文，已于北京時間當天凌晨獲國際科學期刊《自然》(Nature)在線發表。

李春來研究員接受媒體采訪時介紹，有關月球早期演化的理論認為，月殼由是巖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，美國阿波羅任務和前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SPA盆地內，此前并未發現月幔指示礦物——橄欖石的大量出露的證據。

為揭開月球深部物質成分神秘面紗，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據的征程。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選著陸區馮·卡門坑內，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，成功獲取了著陸區兩個探測點高質量光譜數據。

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物理研究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征與嫦娥三號獲得的月球正面月海玄武巖質月壤存在顯著差異，展現出低鈣輝石的光譜特征，并暗示有大量橄欖石的存在。研究團隊進一步的分析證實，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于月幔的深部物質。

李春來研究員向媒體介紹基于嫦娥四號數據的最新研究成果。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盆地內的馮·卡門撞擊坑內部，早期研究結果表明其表面被后續噴發的玄武巖所填充，那么這些不同于玄武巖的深部物質又是如何分布在著陸區域內的呢？

研究團隊對覆蓋著陸區域的高分辨率遙感圖像數據和高光譜數據進行分析，結果顯示，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，進一步將SPA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，呈輻射線撒布在馮·卡門撞擊坑“平原”上。研究團隊由此確認，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。

李春來表示，基于嫦娥四號探測數據的上述最新研究成果，初步揭示了月球背面SPA深部物質的組成，也證實了科學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識。