月球背面發現“天外來客”？嫦娥四號任務新成果事關“月球水”研究

近日，我國科研團隊基於嫦娥四號巡視器 （即月球車“玉兔二號” ）獲取的具有超高空間分辨率 的影像 與光譜數據 ，首次在月表原位識別出年齡在1個百萬年以內 的碳質球粒隕石撞擊體殘留物 。

我國探月工程嫦娥系列探測器及其發射使用的長征系列運載火箭由中國航天科技集團有限公司研製，工程其他分系統也有航天科技集團所屬相關單位參與。其中，嫦娥四號任務在人類歷史上首次實現了航天器在月球背面軟着陸和巡視勘察，首次實現了月球背面同地球的中繼通信 ；嫦娥五號任務實現了我國首次地外天體採樣返回 ，為人類取回了21世紀的第一批月球樣品。

在嫦娥四號任務以前，人類曾在“阿波羅樣品”中發現了碳質球粒隕石碎片，但從未在月球表面通過遙感探測直接觀測到碳質球粒隕石的撞擊殘留物。中科院國家空間科學中心科研團隊的發現表明，富含揮發分的碳質小行星的撞擊 或仍為現在的月球提供水源 。

▲ 嫦娥四號巡視器“玉兔二號”

同時，研究顯示，比較年輕的月表物質（如嫦娥五號 返回樣品）中存在撞擊體殘留物的可能性。而對這些可能存在於嫦娥五號樣品中撞擊體殘留物的直接分析，將對地月系統撞擊體成分和類型的演變歷史 提供重要參考，並有望對太陽系軌道動力學演化進行進一步約束，增進關於內太陽系撞擊歷史的瞭解。相關研究成果日前在國際學術期刊《自然-天文》上發表。

▲ 嫦娥四號着陸器

嫦娥四號探測器於2019年1月成功着陸於月球背面南極-艾肯盆地的馮·卡門撞擊坑中，其搭載的“玉兔二號”巡視器隨後對月表開展了持續的巡視探測。“玉兔二號”裝備的全景相機和可見-近紅外成像光譜儀，可以獲取超高分辨率的月表影像與高光譜數據。

▲ 嫦娥四號中繼星“鵲橋”支持地球與月球背面通信（示意圖）

在月表巡視的過程中，“玉兔二號”發現了一個小的新鮮撞擊坑 ，並在第9月晝的時候對這個撞擊坑進行詳細的光譜探測。基於全景相機近距離獲取的撞擊坑影像，科研團隊發現撞擊坑中心存在一些與坑壁及坑外月壤明顯不同的物質 。

該研究對成像光譜儀獲取的高光譜影像數據分析發現，撞擊坑中心的疑似“殘留物”與坑內及坑外的典型月壤、岩石碎塊的光譜呈現明顯不同的特徵，並推測或存在某種具有藍化光譜特徵的外來撞擊體物質混入其中。

▲ “玉兔二號”對巡視路徑上“偶遇”的一個小型新鮮撞擊坑進行詳細的光譜探測

該研究蒐集了大量碳質球粒隕石的光譜，經過仔細對比後發現，該殘留物確實與碳質隕石光譜具有很高的相似度。分析結果表明，該撞擊坑可能是一個小型碳質隕石撞擊 後形成。

撞擊輸運過程被認為是月球表面水 及永久陰影區 水冰 的主要貢獻者 之一，而碳質小行星是小天體中相對比較富含水及揮發分的一類，在撞擊過程中其攜帶的水可能有部分得以保留在月表。基於撞擊坑退化模型，科研團隊對該撞擊坑的形成年齡進行估算，結果表明該撞擊坑應該形成於距今一百萬年以內。

▲ 嫦娥五號探測器月面採樣

對碳質撞擊殘留物的直接觀測結果表明，相似的碳質隕石殘留物可能在月表非常普遍 ，在嫦娥五號任務從月表一個相對年輕的玄武岩單元 裏採集返回的樣品中將有很大概率發現類似的撞擊殘留物。屆時，結合主微量元素與同位素年代學分析，將可以對撞擊體成分與類型演變 進行更好的限定。

未來，利用更高空間分辨率的遙測光譜數據，將有可能在月表更多地方發現類似的撞擊殘留物分佈，從而進一步加深對月球水的來源與分佈 的認識。

來源：央視網，國家航天局官網，航天科技集團五院，中科院國家空間科學中心