2019年1月，中国发射的嫦娥四号探测器成功在月球背面的冯卡门坑着陆，成为首个在月球背面软着陆的探测器。着陆数小时后，“玉兔二号”月球车从嫦娥四号释放。利用玉兔二号月球车搭载的测月雷达，中国科学家首次揭露了月球背面着陆区域地下40米深度内的地层结构。这一研究对于了解月球上火山活动与陨石撞击的历史，以及月球的地质演化过程具有重要的意义。
早期月球表面其实并不像我们曾以为的那样风平浪静。大约45亿年前，在太阳系诞生后不久，月球可能就形成了。随后，它灰暗而荒凉的表面就不断遭受了许多次陨石撞击，造就了现在这样一张布满碎石的“麻子脸”。然而在这层表面之下，隐藏着最吸引人类探索者的那些秘密。通过探测月球的地层结构，以及撞击形成的陨石坑和溅射物，人们或许就能了解月球不为人知的历史。而这些秘密，正在被中国的嫦娥四号探测器逐一揭开。
在一项发表于最新的《科学进展》期刊的研究中，中国科学院国家天文台研究院李春来、苏彦领导的研究团队利用月兔二号月球车搭载的测月雷达，首次揭示了月球背面地下40米深度内的地质结构。嫦娥四号探测器发射于2018年12月，并于2019年1月3日在月球背面的南极-艾肯特盆地内的冯·卡门陨石坑底部成功着陆，这也是世界首个实现月球背面软着陆的航天器。
南极-艾肯特盆地形成于39亿年前，直径约2500千米，是目前太阳系内已知最大和最古老的陨石撞击盆地。对南极-艾肯特盆地的研究，可以帮忙我们理解大型撞击事件是如何塑造地球及其他系内行星的。嫦娥四号着陆数小时后，其搭载的“玉兔二号”月球车完成分离，在冯卡门陨石坑内缓慢移动，并定期停下来进行一些测量任务，目前已经行驶了超过300米。
月球背面的地下浅层结构冯卡门陨石坑直径186千米，是南极-艾肯特盆地中大量陨石撞击坑中的一个。通过研究嫦娥四号搭载的测月雷达所传回的雷达图像，研究者发现，在着陆区下方散落着大量溅射物，并且清晰地分为三个不同的地层。月球表面发生过大量的陨石撞击事件，每一次撞击都会产生许多碎片，它们会以高速喷出，并分散沉积到周围的月球表面，目前这些溅射物已经覆盖了整个月球的表面。
玉兔二号月球车携带的探月雷达能够探测到月表以下40米深的地层，其探测能力是2013年12月着陆到月球正面的嫦娥三号的两倍以上。
根据目前传回的物性参数和雷达图像，沿着玉兔二号月球车行走的106米的路径，其下方40米的地层呈现出清晰的三层：最表层为地下0~12米，主要由细粒月壤组成，其中嵌有少量碎石；第二层为地下12~24米，这一层是雷达图像上回波强度最大的区域，表明内部存在着大量的粗粒砾石，可能是撞击产生的溅射物沉积后，又发生了二次撞击等复杂的地质过程；第三层一直延伸到地下40米深，雷达回波明暗交替变化，表明其粒度呈现粗粒和细粒的互层，是更古老的撞击溅射物的沉积和风化产物。
目前，我们无法确定嫦娥四号探测器着陆区域下方地层的确切年龄，以及这些物质具体来源于附近的哪个陨石坑。不过，我们依然可以通过这些地层推测月球的部分演化历史。佩蒂内利表示，撞击发生后，较小的喷射物能够飞得更远，因此地层中粒度较小的岩石可能来源于更远的撞击坑。“而相对的，那些大块的岩石，应该只能落在撞击位置的附近。”上世纪60、70年代，美国和苏联为了探索月球的奥秘，分别启动了阿波罗和Luna登月计划。
然而当时的探测器都缺乏嫦娥三号和嫦娥四号具备的雷达探测能力，同时，它们也未能展开对月球背面的探索。
在此之后，美国航空航天局（NASA）的两个“圣杯号”（Gravity Recovery and Interior Laboratory, GRAIL，即重力恢复与内部结构实验室）探测器曾在2011-2012年进行绕月飞行，通过探测到的月球引力场数据，它们能够以非常低的分辨率，提供月球数百千米深的地层的一些大体特征。而现在，来自中国的探测器为我们揭开了月球地下奥秘的一角。
美国NASA戈达德航天中心（Goddard Space Flight Center）的月球科学家丹尼尔·莫里亚蒂（Daniel Moriarty，并未参与到新论文中）表示，这个新的发现非常有趣，因为它能够帮助我们了解月球的演化历史。他说：“月球与地球的表面区别很大。”地球表面经受了许多复杂的风化和地质活动，因此发生过很大的改变。
“而对于月球来说，仅有的两种大规模活动，分别是陨石撞击和火山活动，（而探测到的地层结构）提供了这两方面活动的证据。”在论文中研究者提出，对于这种地层结构，最可能的解释是，火山活动形成的月海玄武岩覆盖了这里，随后附近的陨石撞击事件带来的溅射物逐渐在这里沉积。
莫里亚蒂指出，在之后的撞击过程中，底层的月海玄武岩很可能与其他撞击形成的碎屑混在了一起，因此地层中的一些巨砾岩石可能就是这些玄武岩分解后形成的，而不是由附近的撞击带来的。另一种可能就是月幔物质在南极-艾肯特盆地形成的那次撞击中暴露出来，随后又与其他碎屑混合在一起。
目前，作为历史上在月球工作时间最长的探测器，玉兔二号月球车仍在月球背面行进，探测更多此前从未涉足的月球区域。研究人员希望它能够观测到地层中撞击碎屑的尺寸变化，从而揭露出月球古老的撞击历史中的更多细节。佩蒂内利说：“我们正要求探测器向着（研究人员认为的碎屑）粒度发生变化的方向行进。”研究者认为，这可以极大地增进我们对月球陨石撞击和火山活动历史的了解，并可能为理解月球背面的地质演化过程提供新的思路。