王世杰 曾小家

無(wú)人機(jī)返回樣品

前蘇聯(lián)實(shí)施的Luna計(jì)劃成功地完成了三次采樣返回任務(wù)，分別為L(zhǎng)una 16、Luna 20和Luna 24，共采集～0.2 Kg的月球樣品。Luna成功采樣的三次任務(wù)均分布于月球的正面，目前尚未返回月球背面的樣品。

隨著中國(guó)探月工程的持續(xù)推進(jìn)，中國(guó)即將發(fā)射嫦娥五號(hào)探測(cè)器，有望將～2 kg左右月球樣品帶回地球。據(jù)相關(guān)報(bào)道，嫦娥五號(hào)計(jì)劃返回月球正面年齡相對(duì)較為年輕的玄武巖樣品。（編輯/高緯時(shí)）

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人類首份月球背面幔源物質(zhì)初步證據(jù)

人類近60年來(lái)的探月工程揭示，月球表層即月殼以斜長(zhǎng)石礦物為主，月殼覆蓋著的月幔則可能更富鎂鐵質(zhì)（富含鐵和鎂）。然而多年來(lái)，科學(xué)家一直難以探明月幔的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。

北京時(shí)間5月16日凌晨，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表了一篇來(lái)自中國(guó)科學(xué)家的成果：中國(guó)的嫦娥四號(hào)月球探測(cè)器在月球背面的馮·卡門隕石坑著陸，并部署了玉兔二號(hào)月球車對(duì)南極-艾托肯盆地進(jìn)行探測(cè)，科學(xué)家利用可視-近紅外成像光譜儀的光譜初始觀測(cè)結(jié)果推斷出，月球表面存在的低鈣輝石和橄欖石礦物可能起源于月球地幔。這也是人類首份月球背面幔源物質(zhì)初步證據(jù)。

和太陽(yáng)系很多其他的行星類似，月球被認(rèn)為經(jīng)歷了巖漿海洋階段，在這個(gè)階段，月球大部分或完全處于熔融狀態(tài)。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)。

月幔的特征，特別是在其組成、結(jié)構(gòu)和層理方面，仍然是不確定的，而且缺乏文獻(xiàn)記載。為探究月幔，各國(guó)科學(xué)家將注意力重點(diǎn)放在了撞擊坑上。一般認(rèn)為，導(dǎo)致撞擊坑形成的物體可能會(huì)穿透月球的殼層，直抵月球內(nèi)部，致使部分月幔物質(zhì)被帶到月球表面。月球上最大、最深、最古老的隕石坑是位于月球背面的南極-艾特肯盆地，直徑2500公里，形成于40多億年前。

中國(guó)探月工程實(shí)現(xiàn)世界首次月球背面軟著陸和巡視探測(cè)。2019年1月3日，嫦娥四號(hào)在南極-艾特肯盆地著陸，成為人類歷史上首個(gè)著陸于月球背面的無(wú)人探測(cè)器。嫦娥四號(hào)著陸月球的第一天，可視-近紅外成像光譜儀即成功獲取了陸點(diǎn)附近兩個(gè)兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)的高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)。研究人員對(duì)數(shù)據(jù)分析后發(fā)現(xiàn)，他們所獲的光譜數(shù)據(jù)和典型的月球表面物質(zhì)的光譜數(shù)據(jù)存在差異。這也就意味著，著陸點(diǎn)附近檢測(cè)到的這些物質(zhì)與從月球表面采集到的大多數(shù)樣品明顯不同。特別地，這些材料含有鎂鐵質(zhì)成分，主要是橄欖石和低鈣輝石的混合物，高鈣輝石的含量則極低。

研究人員據(jù)此推斷，月球表面存在的低鈣輝石和橄欖石礦物可能來(lái)自月球的上地幔。

研究人員在論文中還提出，這些物質(zhì)來(lái)源于探測(cè)點(diǎn)附近的芬森撞擊坑撞擊事件。芬森坑撞擊事件進(jìn)一步將南極-艾托肯盆地更深部物質(zhì)挖掘出，產(chǎn)生的濺射物四處拋射，呈輻射線撒布在馮·卡門撞擊坑“平原”上。

芬森撞擊坑是月球背面南部一座較年輕的大撞擊坑，由小天體撞擊南極-艾托肯盆地內(nèi)部表面而形成，直徑72公里，位于著陸點(diǎn)的東北方向。

研究人員最后寫道，除了上述推斷之外，他們的研究結(jié)果還證實(shí)了月幔富含橄欖石的推論的正確性。月球地幔富含橄欖石這一預(yù)測(cè)并不能被排除，月?？赡苤饕傻外}輝石和橄欖石組成，而不是僅由低鈣輝石占主要成分、橄欖石極少。

更廣泛的意義上說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)可能也會(huì)影響我們對(duì)月球內(nèi)部形成和演化的理解。研究人員提到，未來(lái)玉兔二號(hào)將繼續(xù)觀測(cè)馮·卡門隕石坑內(nèi)的月壤，這些寶貴數(shù)據(jù)將有助于我們研究其地質(zhì)起源和元素組成。據(jù)介紹，后續(xù)探測(cè)會(huì)嘗試將樣品送回地球。