
人類對(duì)于月球表面元素、礦物、巖石類型等物質(zhì)成分的科學(xué)認(rèn)識(shí)始于上世紀(jì)50-70年代。大量的無人月球探測(cè)和載人月球探測(cè)獲得了珍貴的歷史數(shù)據(jù)。由于當(dāng)時(shí)缺乏全面的探測(cè)數(shù)據(jù),最早的一批月球圖以表達(dá)形貌特征為主而缺少物質(zhì)成分信息。
上世紀(jì)90年代以來,新一輪的月球探測(cè)任務(wù)獲取了全月球表面物質(zhì)成分的探測(cè)數(shù)據(jù)。我國自2004年起啟動(dòng)月球探測(cè)工程暨嫦娥工程,嫦娥一號(hào)、嫦娥二號(hào)探測(cè)器相繼發(fā)射升空,并獲取了大量的物質(zhì)成分遙感探測(cè)數(shù)據(jù),為編制基于我國自主探測(cè)數(shù)據(jù)的月球圖提供了第一手資料。2013年,人類航天器于近40年后重返月球表面,嫦娥三號(hào)攜“玉兔”登陸“廣寒宮”。2019年,嫦娥四號(hào)實(shí)現(xiàn)了人類首次月球背面軟著陸,并仍在持續(xù)開展巡視探測(cè)。這些月球探測(cè)任務(wù)獲取的海量數(shù)據(jù),促成了大量針對(duì)月球表面物質(zhì)成分的研究,提升了我們對(duì)于月球的認(rèn)識(shí)。
除了遙感數(shù)據(jù)之外,早期的登月任務(wù)還將382kg的月球樣品帶回了地球。依照這些樣品的特點(diǎn),人們?cè)诘厍蛏鲜占b定出了來自月球的隕石。而在月球采樣沉寂44年后,我國嫦娥五號(hào)任務(wù)于2020年底成功攜帶1731g月球樣品返回地球。這些月球樣品,使科學(xué)家們可以更詳盡地研究月球表面的物質(zhì)成分和巖石成因。
此外,月球樣品能與月球遙感數(shù)據(jù)建立適當(dāng)?shù)穆?lián)系,并擴(kuò)展到其他還沒有獲得樣品的區(qū)域,使我們能夠通過遙感數(shù)據(jù)研究全月球表面巖石類型分布,進(jìn)而認(rèn)識(shí)月球的巖漿演化和地質(zhì)成因。
2012年至2022年,在“嫦娥工程”探測(cè)數(shù)據(jù)支持下,在中國科學(xué)院院士歐陽自遠(yuǎn)和中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所研究員劉建忠的帶領(lǐng)下,山東大學(xué)作為牽頭單位,聯(lián)合中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所、吉林大學(xué)、中國地質(zhì)科學(xué)院、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)、中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所等多家單位,以月球樣品中的分類方法為基礎(chǔ),融合近年來月球遙感研究獲得的信息,建立了一套月球表面巖石分類體系,并歸納總結(jié)了不同巖石的特征及其出現(xiàn)的環(huán)境(圖1)。同時(shí),通過制定月球巖石分類指標(biāo)、編圖流程和方法、圖例,應(yīng)用GIS平臺(tái),完成了世界第一幅1:250萬月球全月巖石類型分布圖(圖2)。
本圖將月球表面物質(zhì)劃分為月海巖石、非月海巖石與特殊巖石三大類,共計(jì)表達(dá)了17種巖石類型,其中5類月海玄武巖(共包含923個(gè)熔巖流單元),7類非月海巖石(共包含1210個(gè)巖性單元與434個(gè)巖性露頭)和5類特殊巖石露頭(共包含115個(gè)巖性單元與779個(gè)巖性露頭)。
本圖是當(dāng)前月球表面物質(zhì)成分分布及相關(guān)知識(shí)的綜合表達(dá),可以作為月球科學(xué)研究、探測(cè)任務(wù)規(guī)劃、采樣返回目標(biāo)區(qū)域選擇的基礎(chǔ)資料,也能為未來開展其他巖石質(zhì)類地行星編圖提供參考。1:250萬月球全月巖石類型分布圖分為中英文版,將由地質(zhì)出版社正式公開發(fā)行紙質(zhì)版和電子版。
該研究成果于10月31日發(fā)表于國際綜合性期刊Science Bulletin(中科院1區(qū),最新影響因子20.577)。第一作者為山東大學(xué)博士后陳劍,通訊作者為山東大學(xué)空間科學(xué)攀登團(tuán)隊(duì)行星科學(xué)課題組長凌宗成教授,共同作者包括劉建忠研究員等人。該研究得到國家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)項(xiàng)目(2015FY210500)、中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目(QYZDY-SSW-DQC028)、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDB41000000)、國家自然科學(xué)基金(42102280、41972322、11941001)、山東省自然科學(xué)基金(ZR2021QD016)、中國博士后科學(xué)基金(2020M682164)等項(xiàng)目資助。
