今天,《自然》杂志发表了一篇来自中国探月团队的重要突破:“嫦娥4号”在月球背面首次发现月幔物质,这项发现让人类透过月球表面,窥视月球深处的物质组成,并为完善月球形成与演化模型提供有力的支撑。
与地球类似,月球自内向外分别由月核、月幔与月壳构成。45亿年前,诞生之初的月球被滚热的岩浆海覆盖。不久后,随着温度逐渐下降,月壳与月幔的分层开始出现:较轻的斜长石等矿物上浮,形成月壳;而更重的橄榄石、辉石等下沉形成月幔。
了解月壳相对容易。从苏联的“月球9号”月球探测器到美国的“阿波罗”载人登月工程,人类的探测器从月球表面采集、分析并带回了不少岩石样本。这些样本让我们对月壳的成分有着深入的理解。但是,接触月幔成分则要难得多。
一个可以借助的力量是陨石。当一颗陨石撞向月球,如同投向水面的石子渐起的水花,冲击力让撞击地点周围地下的物质溅起、落在月球表面。如果陨石质量够大、速度足够快,它就有可能成为一枚“深钻”,穿透月壳、让月幔物质露出表面。
2019年1月3日,月球背面的首位访客终于抵达。它就是“嫦娥4号”。经过近1个月的飞行,“嫦娥4号”在SPA内的冯·卡门陨石坑着陆。着陆地点的选择,一方面考虑了安全性:着陆区地势平坦,没有可能导致探月器损毁的障碍;另一方面,研究团队也考虑了发现月幔物质的可能性。
在登陆月球的当天,“玉兔2号”月球车便与嫦娥4号分离,踏上月球探测之旅。“玉兔2号”先后前往着陆点南侧与西北侧的两个探测点,使用携带的可见光及近红外成像光谱仪,成功获取了着陆区两个探测点的光谱数据。
进一步的数据分析证实了这一点。在两处探测点,橄榄石的占比分别为48%和55%,低钙辉石含量次之,仅含很少量的高钙辉石。这是人类首次在月球找到高橄榄石含量的岩石样本。这种矿物组合意味着,其最可能的来源便是上月幔。
不过,研究人员也表示,目前的数据只是初步结论,这些物质是否真正来自月幔、月幔的确切组成是如何,还需要等待后续任务将岩石样本带回地球,从而开展进一步研究。