月球背面发现“天外来客”？嫦娥四号任务新成果事关“月球水”研究

近日，我国科研团队基于嫦娥四号巡视器 （即月球车“玉兔二号” ）获取的具有超高空间分辨率 的影像 与光谱数据 ，首次在月表原位识别出年龄在1个百万年以内 的碳质球粒陨石撞击体残留物 。

我国探月工程嫦娥系列探测器及其发射使用的长征系列运载火箭由中国航天科技集团有限公司研制，工程其他分系统也有航天科技集团所属相关单位参与。其中，嫦娥四号任务在人类历史上首次实现了航天器在月球背面软着陆和巡视勘察，首次实现了月球背面同地球的中继通信 ；嫦娥五号任务实现了我国首次地外天体采样返回 ，为人类取回了21世纪的第一批月球样品。

在嫦娥四号任务以前，人类曾在“阿波罗样品”中发现了碳质球粒陨石碎片，但从未在月球表面通过遥感探测直接观测到碳质球粒陨石的撞击残留物。中科院国家空间科学中心科研团队的发现表明，富含挥发分的碳质小行星的撞击 或仍为现在的月球提供水源 。

▲ 嫦娥四号巡视器“玉兔二号”

同时，研究显示，比较年轻的月表物质（如嫦娥五号 返回样品）中存在撞击体残留物的可能性。而对这些可能存在于嫦娥五号样品中撞击体残留物的直接分析，将对地月系统撞击体成分和类型的演变历史 提供重要参考，并有望对太阳系轨道动力学演化进行进一步约束，增进关于内太阳系撞击历史的了解。相关研究成果日前在国际学术期刊《自然-天文》上发表。

▲ 嫦娥四号着陆器

嫦娥四号探测器于2019年1月成功着陆于月球背面南极-艾肯盆地的冯·卡门撞击坑中，其搭载的“玉兔二号”巡视器随后对月表开展了持续的巡视探测。“玉兔二号”装备的全景相机和可见-近红外成像光谱仪，可以获取超高分辨率的月表影像与高光谱数据。

▲ 嫦娥四号中继星“鹊桥”支持地球与月球背面通信（示意图）

在月表巡视的过程中，“玉兔二号”发现了一个小的新鲜撞击坑 ，并在第9月昼的时候对这个撞击坑进行详细的光谱探测。基于全景相机近距离获取的撞击坑影像，科研团队发现撞击坑中心存在一些与坑壁及坑外月壤明显不同的物质 。

该研究对成像光谱仪获取的高光谱影像数据分析发现，撞击坑中心的疑似“残留物”与坑内及坑外的典型月壤、岩石碎块的光谱呈现明显不同的特征，并推测或存在某种具有蓝化光谱特征的外来撞击体物质混入其中。

▲ “玉兔二号”对巡视路径上“偶遇”的一个小型新鲜撞击坑进行详细的光谱探测

该研究搜集了大量碳质球粒陨石的光谱，经过仔细对比后发现，该残留物确实与碳质陨石光谱具有很高的相似度。分析结果表明，该撞击坑可能是一个小型碳质陨石撞击 后形成。

撞击输运过程被认为是月球表面水 及永久阴影区 水冰 的主要贡献者 之一，而碳质小行星是小天体中相对比较富含水及挥发分的一类，在撞击过程中其携带的水可能有部分得以保留在月表。基于撞击坑退化模型，科研团队对该撞击坑的形成年龄进行估算，结果表明该撞击坑应该形成于距今一百万年以内。

▲ 嫦娥五号探测器月面采样

对碳质撞击残留物的直接观测结果表明，相似的碳质陨石残留物可能在月表非常普遍 ，在嫦娥五号任务从月表一个相对年轻的玄武岩单元 里采集返回的样品中将有很大概率发现类似的撞击残留物。届时，结合主微量元素与同位素年代学分析，将可以对撞击体成分与类型演变 进行更好的限定。

未来，利用更高空间分辨率的遥测光谱数据，将有可能在月表更多地方发现类似的撞击残留物分布，从而进一步加深对月球水的来源与分布 的认识。

来源：央视网，国家航天局官网，航天科技集团五院，中科院国家空间科学中心