玄机尽在其中:人類探測器首次月背之旅 嫦娥四號揭開月殼下秘密

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2019-05-20 07:12:15  來源:中國青年報

備受矚目的人類探測器首次月球背面之旅究竟有何新發現?5月16日,在嫦娥四號落月4個多月后,中國科學院國家天文臺宣布由該臺研究員李春來領導的研究團隊利用嫦娥四號探測數據,證明了月球背面南極-艾特肯盆地存在以橄欖石和低鈣輝石為主的深部物質。此前,人們并不確定月殼之下究竟有什么。

北京時間5月16日凌晨,國際學術期刊《自然》在線發布了這一重大發現。該發現為解答長期困擾國內外學者的有關月幔物質組成的問題提供了直接證據,將為完善月球形成與演化模型提供支撐。

國際上有關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晶形成,而月球表面以下約60~1000公里的月幔,則由橄欖石、輝石等較重的礦物下沉形成。然而,這一關于月幔組成的推論至今尚未被很好地證實。

李春來說,一方面,美國阿波羅任務和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南極-艾特肯盆地內,并未發現月幔指示礦物—橄欖石的大量出露的證據。“這是否說明富橄欖石的月幔假說是錯誤的”?

帶著揭開月球深部物質成分神秘面紗的使命,來自中國的嫦娥四號探測器踏上了探索月球背面南極-艾特肯盆地,為月球起源演化研究提供新數據的征程。2019年1月3日,嫦娥四號探測器著陸在月球背面預選著陸區馮·卡門坑內。同一天,玉兔二號巡視器與著陸器分離,其上攜帶的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儀器研制單位中科院上海技術物理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月球正面月海玄武巖質月壤光譜的吸收特征存在著顯著差異,展現出低鈣輝石的光譜特征,并暗示有大量橄欖石的存在。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。

值得注意的是,嫦娥四號探測器的著陸點位于南極-艾特肯盆地內的馮·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?

對覆蓋著陸區域的高分辨率遙感圖像數據和高光譜數據的分析結果顯示,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撞擊坑。

李春來說,40多億年前南極-艾特肯盆地形成時已將月殼減薄或完全剝離。芬森坑是由小天體撞擊南極-艾特肯盆地內部表面而形成,其猶如在南極-艾特肯盆地表面打的一口“深鉆”一般,進一步將南極-艾特肯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。因此,嫦娥四號紅外成像光譜儀分析到的對象,正是芬森撞擊坑挖掘、拋射到馮·卡門撞擊坑表面的月幔物質。

來自中科院國家天文臺的消息稱,嫦娥四號探測器實現了人類歷史上首次對月球背面的軟著陸就位探測,而此次基于探測數據的研究結果,則成功揭示了月球背面的物質組成,證實了月幔富含橄欖石的推論的正確性,加深了人類對月球形成與演化的認識。

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