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(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)16日發(fā)布消息說(shuō)，該臺(tái)李春來(lái)研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)利用嫦娥四號(hào)就位光譜探測(cè)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(zhǎng)期困擾中外學(xué)者的有關(guān)月幔物質(zhì)組成問(wèn)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(guó)科學(xué)家在月球探測(cè)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(shí)間當(dāng)天凌晨獲國(guó)際科學(xué)期刊《自然》(Nature)在線發(fā)表。

李春來(lái)研究員接受媒體采訪時(shí)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(zhǎng)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(méi)有很好地被證實(shí)。一方面，美國(guó)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(méi)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(kāi)月球深部物質(zhì)成分神秘面紗，嫦娥四號(hào)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(hào)探測(cè)器“定點(diǎn)、定時(shí)、精確”地著陸在月球背面預(yù)選著陸區(qū)馮·卡門(mén)坑內(nèi)，其后與著陸器分離的巡視器“玉兔2號(hào)”月球車所攜紅外成像光譜儀，成功獲取了著陸區(qū)兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)。

中科院國(guó)家天文臺(tái)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(duì)通過(guò)對(duì)光譜數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，嫦娥四號(hào)著陸區(qū)月壤光譜的吸收特征與嫦娥三號(hào)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(duì)進(jìn)一步的分析證實(shí)，嫦娥四號(hào)著陸區(qū)月壤物質(zhì)中橄欖石相對(duì)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(lái)研究員向媒體介紹基于嫦娥四號(hào)數(shù)據(jù)的最新研究成果。孫自法攝

李春來(lái)指出，值得注意的是，嫦娥四號(hào)號(hào)探測(cè)器著陸點(diǎn)位于SPA盆地內(nèi)的馮·卡門(mén)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(duì)對(duì)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(hào)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(lái)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(shí)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(mén)撞擊坑“平原”上。研究團(tuán)隊(duì)由此確認(rèn)，嫦娥四號(hào)月球車紅外成像光譜儀探測(cè)分析到的對(duì)象，是芬森撞擊坑挖掘、拋射到馮·卡門(mén)撞擊坑表面的月幔物質(zhì)。

李春來(lái)表示，基于嫦娥四號(hào)探測(cè)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(shí)了科學(xué)界對(duì)月幔富含橄欖石的推論，加深了人類對(duì)月球乃至類地行星形成與演化的認(rèn)識(shí)。