嫦娥四號首批科學(xué)成果發(fā)表 玉兔二號揭示月球深部物質(zhì)

新華社北京5月16日電（記者喻菲）中國科學(xué)家驚喜地發(fā)現(xiàn)，玉兔二號月球車首次在月球背面“踩下的足印”，留在了來自月球深部的月幔物質(zhì)上。這為解答長期困擾科學(xué)家的月幔詳細物質(zhì)構(gòu)成問題提供了直接證據(jù)，可以幫助人類進一步認識月球的形成與演化。

中國科學(xué)院國家天文臺李春來研究員領(lǐng)導(dǎo)的團隊利用玉兔二號攜帶的可見光和近紅外光譜儀的探測數(shù)據(jù)，證明了嫦娥四號落區(qū)月壤中存在以橄欖石和低鈣輝石為主的月球深部物質(zhì)。

玉兔二號在月球背面留下的“足跡”。（國家航天局供圖）

國際科學(xué)期刊《自然》于北京時間16日凌晨在線發(fā)表了這一重大發(fā)現(xiàn)。這是嫦娥四號今年初實現(xiàn)月球背面軟著陸后首次發(fā)表重要科學(xué)成果。

李春來介紹，與地球相似，月球由核、幔、殼構(gòu)成。科學(xué)家推斷，隨月球巖漿演化，較輕的斜長石組分上浮形成月殼，而橄欖石、輝石等較重的礦物下沉形成月幔。

“但是月殼比較厚，我們所能接觸到的月球樣品都來自月球最表面的一層。而且月球已經(jīng)基本沒有火山和板塊運動，所以在月球表面找到月球深部月幔物質(zhì)的機會很少。”李春來說。

李春來借助地球上的橄欖石介紹玉兔二號的新發(fā)現(xiàn)。新華社記者喻菲攝

科學(xué)界關(guān)于月幔物質(zhì)組成的推論一直沒有被很好地證實。無論是美國、蘇聯(lián)采回的月球樣品，還是環(huán)月探測器的遙感數(shù)據(jù)，都沒有發(fā)現(xiàn)與月幔準確物質(zhì)組成相關(guān)的直接證據(jù)。

中國在制定嫦娥四號任務(wù)時，科學(xué)家們將目光投向月球背面一片特殊區(qū)域：南極-艾特肯盆地。這個四十多億年前因天體撞擊形成的直徑約2500公里、深度約13公里的盆地，是月球上最古老、最大的撞擊盆地。科學(xué)家認為這里有可能會發(fā)現(xiàn)月球深部物質(zhì)。美國科學(xué)家曾計劃去那里采樣，但是未能實施。

嫦娥四號著陸器與玉兔二號月球車。國家航天局供圖

帶著盡快揭開月球深部物質(zhì)成分神秘面紗的使命，嫦娥四號于今年1月3日成功登陸南極-艾特肯盆地的馮·卡門撞擊坑。

玉兔二號月球車駛上月面后，其攜帶的可見光和近紅外光譜儀在兩個探測點獲得了質(zhì)量良好的光譜數(shù)據(jù)。

“我們一看到數(shù)據(jù)就感到眼前一亮。”李春來說，“我們發(fā)現(xiàn)玉兔二號探測到的譜線與玉兔號在月球正面探測到的有很大不同。”

“通過初步分析我們發(fā)現(xiàn)，嫦娥四號著陸區(qū)的月壤成分明顯不同于嫦娥三號著陸區(qū)的月海玄武巖，其中含有低鈣輝石，并可能有大量橄欖石存在。”李春來說。

然而，探測點是否真的富含橄欖石，科學(xué)家們對此產(chǎn)生了分歧。帶著疑惑，他們對光譜數(shù)據(jù)進一步處理分析，結(jié)果證實這一區(qū)域月壤中橄欖石含量最高，低鈣輝石次之，并含有很少量的高鈣輝石。

“這種礦物組合很可能是源于月幔。”李春來說。

那么這些月球深部的物質(zhì)又是怎樣跑到玉兔二號的腳下的？

科研人員隨即對覆蓋嫦娥四號著陸區(qū)域的高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)和高光譜數(shù)據(jù)進行了分析，他們認為，這些物質(zhì)是從馮·卡門撞擊坑?xùn)|北部的一個直徑為72公里的芬森撞擊坑濺射出的。

李春來說，南極-艾特肯盆地在形成后，繼續(xù)遭到小天體撞擊形成更多的小撞擊坑。而當(dāng)芬森撞擊坑形成時，有可能撞穿了月殼，將月幔物質(zhì)挖掘出來并拋射到了馮·卡門撞擊坑。

李春來說，科研人員當(dāng)初在選擇嫦娥四號落點時為保證安全，盡量選擇平坦區(qū)域，而月球上平坦的地方一般都是巖漿凝固后形成的玄武巖。對于科學(xué)家來說，嫦娥四號能落在濺射出的月幔物質(zhì)碎屑上是非常幸運的。

“玉兔二號正好處在濺射物的邊緣地帶。我們測算，等它走出約兩公里后，就能達到玄武巖月面。所以我希望玉兔二號能快點跑，等到玄武巖區(qū)域后，我們就能對比分析兩種月壤成分。”李春來說。

他說，這一研究可為中國未來的月球采樣甚至月球基地建設(shè)提供參考。如果嫦娥六號到這一區(qū)域采樣，不但能獲取人類第一份月球背面的樣品，還有機會采集到月球深部物質(zhì)的樣品。

“月球是地球之外我們研究得最深刻的星球。月球的演化主要發(fā)生在30億年前，而地球上的地質(zhì)運動早已將30億年前的歷史抹去。月球就像化石，我們可以通過月球一窺地球的早期歷史。”李春來說。