科学家成果：人类首份月球背面幔源物质初步证据

人类近60年来的探月工程揭示，月球表层即月壳以斜长石矿物为主，月壳覆盖着的月幔则可能更富镁铁质(富含铁和镁)。然而多年来，科学家一直难以探明月幔的详细结构。

北京时间5月16日凌晨，国际顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表了一篇来自中国科学家的成果：中国的嫦娥四号月球探测器在月球背面的冯卡门陨石坑（Von Krmn crater）着陆，并部署了玉兔二号月球车对南极-艾托肯盆地（South Pole-Aitken）进行探测，科学家利用可视-近红外成像光谱仪（VINS）的光谱初始观测结果推断出，月球表面存在的低钙辉石和橄榄石矿物可能起源于月球地幔。这也是人类首份月球背面幔源物质初步证据。

中国科学院国家天文台副台长、月球与深空探测研究部主任李春来为该论文的第一作者及通讯作者，月球与深空探测研究部任鑫、刘建军为共同通讯作者。研究工作由中国科学院国家天文台、中科院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室、中科院地球化学研究所共同完成。中国探月工程首席科学家，被誉为“嫦娥之父”的欧阳自远院士也是论文的作者之一。

和太阳系很多其他的行星类似，月球被认为经历了岩浆海洋阶段，在这个阶段，月球大部分或完全处于熔融状态。有关月球早期演化的理论认为，月壳由是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。

月幔的特征，特别是在其组成、结构和层理方面，仍然是不确定的，而且缺乏文献记载。法国图卢兹大学-法国国家科学研究中心（CNRS）、天体物理与行星学研究所（IRAP）的Patrick Pinet在撰写的解读文章中写道：令人惊讶的是，美国国家航空航天局（NASA）的阿波罗飞船和苏联的月球探测器都着落在月球近侧，但都没有带回来自月幔的样本。

为探究月幔，各国科学家将注意力重点放在了撞击坑上。一般认为，导致撞击坑形成的物体可能会穿透月球的壳层，直抵月球内部，致使部分月幔物质被带到月球表面。月球上最大、最深、最古老的陨石坑是位于月球背面的南极-艾特肯盆地（South Pole-Aitken basin），直径2500公里，形成于40多亿年前。

NASA此前的GRAIL计划（任务为精确探测并绘制月球的重力场图以判断月球内部构造）获得的该撞击坑大小和地壳厚度的数据则表明，它可能是由一次撞击事件造成的，那次撞击穿透了月球的月壳和内部。因此，探测南极-艾特肯盆地一直是国际科学家们所期待的。

而中国探月工程（CLEP）正是实现世界首次月球背面软着陆和巡视探测。2018年5月，中国发射了“鹊桥”中继卫星，该卫星是一颗服务嫦娥四号的地月间通信卫星，为随后的月球背面探测和采样返回铺平道路。

2019年1月3日，嫦娥四号在南极-艾特肯盆地着陆，成为人类历史上首个着陆于月球背面的无人探测器。论文中提到，着陆地选择最主要的考虑在于科学目标、着陆的安全性，为尽可能对月球地幔物质取样，着陆地点选择在相对平坦的南极-艾特肯盆地内的冯卡门陨石坑（Von Krmn crater，直径约186公里），并部署了玉兔二号月球车对南极-艾特肯盆地进行探测。