中新网北京12月1日电 (记者 孙自法)记者12月1日从中国科学院国家空间科学中心获悉，该中心空间天气学国家重点实验室刘洋研究员团队基于“嫦娥四号”巡视器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100万年以内的碳质球粒陨石撞击体残留物。
中科院团队这一被形象称为在月球背面发现“天外来客”的相关研究成果论文，近日在国际专业学术期刊《自然-天文》发表。美国夏威夷大学、澳门科技大学、北京大学和香港理工大学等科研人员参与该研究。
撞击残留物光谱与“阿波罗”月球玻璃及碳质球粒陨石光谱的对比。 中科院国家空间科学中心 供图刘洋研究员介绍说，“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”巡视器随后对月表持续开展巡视探测。“玉兔二号”装备的全景相机和可见-近红外成像光谱仪，可获取超高分辨率的月表影像与高光谱数据。在月表巡视过程中，“玉兔二号”发现一个小的新鲜撞击坑，并在第9月昼的时候对该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，研究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。
进一步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。通常情况下，月表岩石或月壤的反射光谱会呈现出“红化”的特征，且月表发生的太空风化作用一般会进一步加剧这种红化特征，而此次发现的新鲜撞击坑中心疑似残留物的光谱却呈现出“蓝化”的特征。
刘洋表示，研究团队由此推测，这可能存在某种具有蓝化光谱特征的外来撞击体物质混入其中。根据小行星中只有碳质小行星的光谱存在蓝化特征，研究团队又搜集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。
为进一步确认“天外来客”分析结果，研究团队对该撞击坑进行详尽形貌分析表明，它应该属于一次撞击坑，而非原始撞击产生的溅射体再次撞击月表形成的二次撞击坑。随后利用数值模拟技术研究分析，结果表明该撞击坑可能是一个小型碳质陨石撞击后形成。
目标撞击坑的数字高程模型(DEM)及基于iSALE的数值撞击模拟结果。 中科院国家空间科学中心 供图刘洋指出，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，研究团队对该撞击坑的形成年龄进行估算显示，该撞击坑应该形成于距今100万年以内。
他认为，最新研究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”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。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，并有望增进对太阳系轨道动力学演化、太阳系内撞击历史的了解。
月球水的可能来源(图片源自：LPI/David A. Kring)。 中科院国家空间科学中心 供图中科院国家空间科学中心称，先前研究在“阿波罗样品”中发现碳质球粒陨石碎片，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。刘洋团队此次研究发现表明，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。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。(完)