新華社北京5月16日電（記者喻菲）中國(guó)科學(xué)家驚喜地發(fā)現(xiàn)，玉兔二號(hào)月球車首次在月球背面“踩下的足印”，留在了來(lái)自月球深部的月幔物質(zhì)上。這為解答長(zhǎng)期困擾科學(xué)家的月幔詳細(xì)物質(zhì)構(gòu)成問(wèn)題提供了直接證據(jù)，可以幫助人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)月球的形成與演化。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李春來(lái)研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)利用玉兔二號(hào)攜帶的可見光和近紅外光譜儀的探測(cè)數(shù)據(jù)，證明了嫦娥四號(hào)落區(qū)月壤中存在以橄欖石和低鈣輝石為主的月球深部物質(zhì)。

玉兔二號(hào)在月球背面留下的“足跡”。（國(guó)家航天局供圖）

國(guó)際科學(xué)期刊《自然》于北京時(shí)間16日凌晨在線發(fā)表了這一重大發(fā)現(xiàn)。這是嫦娥四號(hào)今年初實(shí)現(xiàn)月球背面軟著陸后首次發(fā)表重要科學(xué)成果。

李春來(lái)介紹，與地球相似，月球由核、幔、殼構(gòu)成?？茖W(xué)家推斷，隨月球巖漿演化，較輕的斜長(zhǎng)石組分上浮形成月殼，而橄欖石、輝石等較重的礦物下沉形成月幔。

“但是月殼比較厚，我們所能接觸到的月球樣品都來(lái)自月球最表面的一層。而且月球已經(jīng)基本沒(méi)有火山和板塊運(yùn)動(dòng)，所以在月球表面找到月球深部月幔物質(zhì)的機(jī)會(huì)很少?！崩畲簛?lái)說(shuō)。

李春來(lái)借助地球上的橄欖石介紹玉兔二號(hào)的新發(fā)現(xiàn)。新華社記者喻菲攝

科學(xué)界關(guān)于月幔物質(zhì)組成的推論一直沒(méi)有被很好地證實(shí)。無(wú)論是美國(guó)、蘇聯(lián)采回的月球樣品，還是環(huán)月探測(cè)器的遙感數(shù)據(jù)，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)與月幔準(zhǔn)確物質(zhì)組成相關(guān)的直接證據(jù)。

中國(guó)在制定嫦娥四號(hào)任務(wù)時(shí)，科學(xué)家們將目光投向月球背面一片特殊區(qū)域：南極-艾特肯盆地。這個(gè)四十多億年前因天體撞擊形成的直徑約2500公里、深度約13公里的盆地，是月球上最古老、最大的撞擊盆地。科學(xué)家認(rèn)為這里有可能會(huì)發(fā)現(xiàn)月球深部物質(zhì)。美國(guó)科學(xué)家曾計(jì)劃去那里采樣，但是未能實(shí)施。

嫦娥四號(hào)著陸器與玉兔二號(hào)月球車。國(guó)家航天局供圖

帶著盡快揭開月球深部物質(zhì)成分神秘面紗的使命，嫦娥四號(hào)于今年1月3日成功登陸南極-艾特肯盆地的馮·卡門撞擊坑。

玉兔二號(hào)月球車駛上月面后，其攜帶的可見光和近紅外光譜儀在兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)獲得了質(zhì)量良好的光譜數(shù)據(jù)。

“我們一看到數(shù)據(jù)就感到眼前一亮?！崩畲簛?lái)說(shuō)，“我們發(fā)現(xiàn)玉兔二號(hào)探測(cè)到的譜線與玉兔號(hào)在月球正面探測(cè)到的有很大不同。”

“通過(guò)初步分析我們發(fā)現(xiàn)，嫦娥四號(hào)著陸區(qū)的月壤成分明顯不同于嫦娥三號(hào)著陸區(qū)的月海玄武巖，其中含有低鈣輝石，并可能有大量橄欖石存在。”李春來(lái)說(shuō)。

然而，探測(cè)點(diǎn)是否真的富含橄欖石，科學(xué)家們對(duì)此產(chǎn)生了分歧。帶著疑惑，他們對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理分析，結(jié)果證實(shí)這一區(qū)域月壤中橄欖石含量最高，低鈣輝石次之，并含有很少量的高鈣輝石。

“這種礦物組合很可能是源于月幔?！崩畲簛?lái)說(shuō)。

那么這些月球深部的物質(zhì)又是怎樣跑到玉兔二號(hào)的腳下的？

科研人員隨即對(duì)覆蓋嫦娥四號(hào)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)行了分析，他們認(rèn)為，這些物質(zhì)是從馮·卡門撞擊坑?xùn)|北部的一個(gè)直徑為72公里的芬森撞擊坑濺射出的。

李春來(lái)說(shuō)，南極-艾特肯盆地在形成后，繼續(xù)遭到小天體撞擊形成更多的小撞擊坑。而當(dāng)芬森撞擊坑形成時(shí)，有可能撞穿了月殼，將月幔物質(zhì)挖掘出來(lái)并拋射到了馮·卡門撞擊坑。

李春來(lái)說(shuō)，科研人員當(dāng)初在選擇嫦娥四號(hào)落點(diǎn)時(shí)為保證安全，盡量選擇平坦區(qū)域，而月球上平坦的地方一般都是巖漿凝固后形成的玄武巖。對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，嫦娥四號(hào)能落在濺射出的月幔物質(zhì)碎屑上是非常幸運(yùn)的。

“玉兔二號(hào)正好處在濺射物的邊緣地帶。我們測(cè)算，等它走出約兩公里后，就能達(dá)到玄武巖月面。所以我希望玉兔二號(hào)能快點(diǎn)跑，等到玄武巖區(qū)域后，我們就能對(duì)比分析兩種月壤成分?！崩畲簛?lái)說(shuō)。

他說(shuō)，這一研究可為中國(guó)未來(lái)的月球采樣甚至月球基地建設(shè)提供參考。如果嫦娥六號(hào)到這一區(qū)域采樣，不但能獲取人類第一份月球背面的樣品，還有機(jī)會(huì)采集到月球深部物質(zhì)的樣品。

“月球是地球之外我們研究得最深刻的星球。月球的演化主要發(fā)生在30億年前，而地球上的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)早已將30億年前的歷史抹去。月球就像化石，我們可以通過(guò)月球一窺地球的早期歷史。”李春來(lái)說(shuō)。