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嫦娥第4号检测结果公布:第一个月球背面锰材料的初步证据



人类在过去60年的月球探测项目显示,月球表面的月球表面以斜长石矿物为主,月球壳覆盖的月幔可能富含氧化镁(富含铁和镁)。然而,多年来,科学家一直在努力确定月幔的详细结构。

北京时间5月16日凌晨,国际顶级学术期刊“自然”杂志发表了一篇来自中国科学家的在线报告:在von Karman火山口(Von K rm n the the crater)登陆和部署月球背面的月球探测器中国嫦娥四号一个玉兔二号月球车探测器检测到南极 - 艾托肯盆地(南极 - 艾特肯)。科学家利用可见光近红外成像光谱仪(VINS)的可见光谱观测来推断月球表面存在低钙辉石和橄榄。石矿物可能来自月球地幔。这也是月球背后人类起源的第一个初步证据。

中国科学院国家天文台副主任,月球和深空探测研究部主任李春来是该论文的第一作者和通讯员,卢克和深空探测研究部门任鑫和刘建军是作者。研究工作由中国国家天文台,中科院上海技术物理研究所,空间有源光电子技术重点实验室和中科院地球化学研究所完成。中国月球探测项目的首席科学家,也被称为嫦娥欧阳自远院士的父亲,也是该论文的作者之一。

与太阳系中的许多其他行星类似,月球被认为经历了岩浆海洋相,其中月球大部分或完全熔化。关于月球早期演化的理论认为,月球壳是由岩浆海洋中较轻的斜长石组分的漂浮晶体形成的,而橄榄石和辉石等较重的矿物则下沉形成月幔。然而,这种关于月幔组成的推论还没有得到很好的证明。

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,缺乏记录。法国图卢兹大学 - 法国国家科学研究中心(CNRS),天体物理学和行星研究所(IRAP)Patrick Pinet在一篇解读文章中写道:令人惊讶的是,美国美国国家航空航天局(NASA)的阿波罗航天器和苏联月球探测器降落在月球的近侧,但未从月幔带回样本。

为了探索月幔,来自世界各地的科学家将注意力集中在火山口上。人们普遍认为,导致陨石坑形成的物体可以穿透月球的外壳并到达月球内部,导致一些月幔材料被带到月球表面。月球上最大,最深,最古老的火山口是月球背面的南极 - 艾特肯盆地(南极 - 艾特肯盆地),直径2500公里,形成于40亿年前。

NASA以前的GRAIL计划(精确检测和绘制月球重力场地图以确定月球内部结构的任务)获得了火山口大小和地壳厚度的数据,表明它可能是由此引起的通过影响事件。穿透月亮的月亮外壳和内部。因此,检测到南极 - 艾特肯盆地一直是国际科学家的期望。

中国月球探测项目(CLEP)是世界上第一个月球背面的软着陆和巡逻探测。在2018年5月,中国发射了鹊桥中继卫星,这是一颗服务于嫦娥四号的大地测量通信卫星,为后续的月球回溯检测和采样返回铺平了道路。

在2019年1月3日,嫦娥四号降落在南极 - 艾特肯盆地,成为人类历史上第一个登陆月球的无人探测器。该文件提到,着陆选择最重要的考虑因素是科学目标和着陆安全。为了尽可能地对月球地幔物质进行采样,着陆点选择在相对平坦的南极 - 艾特肯盆地 von卡曼陨石坑(Von K Rm n陨石坑(直径约186公里))并部署了一个玉兔二号月球车以检测南极 - 艾特肯盆地。

根据该论文,在嫦娥四号登陆月球的第一天,可见 - 近红外成像光谱仪成功获得了接近陆点的两个检测点的高质量光谱数据。研究人员对数据进行了分析,发现他们获得的光谱数据与典型月球表面材料的光谱数据不同。这意味着在陆点附近检测到的物质与从月球表面收集的大多数样本有显着差异。特别地,这些材料含有镁铁质组合物,主要是橄榄石和低钙辉石(LCP)的混合物,并且高钙辉石(HCP)的含量极低。

研究人员得出结论,月球表面存在的低钙辉石和橄榄石矿物可能来自月球的上地幔。

研究人员还在论文中建议,这些物质起源于检测点附近的芬森撞击坑的影响。芬森坑冲击事件进一步挖掘了更深的材料南极 - 艾托肯盆地,并且由此产生的飞溅物被抛出并辐射在冯卡门陨石坑的平原上。

芬森火山口是月球南部较年轻的大火山口。它由撞击南极 - 艾托肯盆地内表面的小天体构成。它直径72公里,位于陆点的东北部。

研究人员得出结论,除了上述推论之外,他们的发现证实了富含橄榄石的月幔推断的正确性。不能排除月球幔富含橄榄石的预测。月幔可能主要由低钙辉石和橄榄石组成,而不仅仅是低钙辉石,橄榄石很少见。

Pinet还表示,李春来和他的同事的结果令人兴奋,这对于确定月幔的组成非常重要。从更广泛的意义上说,作者的发现也可能影响我们对月球形成和演化的理解。

研究人员提到,未来的玉兔二号将继续观测冯卡门陨石坑中的月球土壤,这一有价值的数据将有助于我们研究其地质起源和元素组成。据报道,随后的探测器将尝试将样品送回地球。

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