嫦娥四号探测数据新发现：月幔的主要成分或为橄榄石

从中国科学院国家天文台获悉，中国科学院国家天文台李春来研究员领导的研究团队利用嫦娥四号就位光谱探测数据，证明了月球背面南极—艾特肯盆地（SPA）存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质，为解答长期困扰国内外学者的有关月幔物质组成的问题提供了直接证据，将为完善月球形成与演化模型提供支撑。

这一成果于北京时间5月16日凌晨在线发表于国际科学期刊《自然》上。

有关月球早期演化的理论认为，月壳是由岩浆洋中较轻的斜长石组分上浮结晶形成，而如橄榄石、辉石等较重的矿物下沉形成月幔。然而，这一关于月幔组成的推论至今没有很好地被证实。

2019年1月3日，我国研制的嫦娥四号探测器“定点、定时、精确”地着陆在月球背面预选着陆区——SPA盆地的冯·卡门坑内。巡视器（玉兔2号）与着陆器分离后，其携带的红外成像光谱仪（VNIS）成功获取了着陆区两个探测点高质量光谱数据。国家天文台与仪器研制单位——中科院上海技术物理所组成的研究团队通过对光谱数据的分析发现，CE-4着陆区月壤光谱的吸收特征与月球正面月海玄武岩质月壤光谱的吸收特征存在着显著差异，展现出低钙辉石的光谱特征，并暗示有大量橄榄石的存在。进一步的分析证实，CE-4着陆区月壤物质中橄榄石相对含量最高，低钙辉石次之，仅含有很少量的高钙辉石。这种矿物组合很可能代表了源于月幔的深部物质。

或许有人会问：早期研究结果表明，冯·卡门撞击坑表面早已被后续喷发的玄武岩所填充，那么科学家是如何确定这些不同于玄武岩的矿物组合是来源于月幔的深部物质呢？这些物质又是如何出现在冯·卡门撞击坑中的呢？

科学家们解释说，对覆盖着陆区域的高分辨率遥感图像数据和高光谱数据的分析结果显示，着陆器和月球车位于玄武岩“平原”的撞击溅射物上，这些溅射物来自东北方向的芬森（FINSEN）撞击坑。40多亿年前SPA盆地形成时已将月壳减薄或完全剥离。芬森撞击坑是由小天体撞击SPA盆地内部表面而形成的，犹如在SPA表面打的一口“深钻”一般，进一步将SPA盆地表面以下月球更深部物质挖掘出，产生的溅射物四处抛射，呈辐射线撒布在冯·卡门撞击坑“平原”上。因此，CE-4 VNIS分析到的对象是芬森撞击坑挖掘、抛射到冯·卡门撞击坑表面的月幔物质。

李春来表示，嫦娥四号探测器实现了人类历史上首次对月球背面的软着陆就位探测。基于探测数据的研究结果成功揭示了月球背面的物质组成，证实了月幔富含橄榄石的推论是正确的，加深了人类对月球形成与演化的认识。