近日，法國(guó)蔚藍(lán)海岸大學(xué)一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在研究月球固體內(nèi)核和流體外核方面取得新進(jìn)展，其研究結(jié)果證實(shí)了月球高密度內(nèi)核的存在，確定月球內(nèi)核直徑約為500千米，是月球直徑的15%左右。此外，該研究還獲得了月幔翻轉(zhuǎn)假說(shuō)的有力證據(jù)。這一成果發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》上，有助于推動(dòng)人類進(jìn)一步了解月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

古往今來(lái)，月球作為地球唯一的天然衛(wèi)星、距離地球最近的天體，一直吸引著人們的探索熱情。小天體撞擊是太陽(yáng)系早期普遍和重要的事件，對(duì)地球等行星的環(huán)境和演化產(chǎn)生了重大影響。由于長(zhǎng)期和強(qiáng)烈的地質(zhì)作用，地球早期的撞擊痕跡已基本被抹除，月球則完整保存了撞擊歷史。而月球深部物質(zhì)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，就是理解月球起源和演化奧秘的鑰匙。開展月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究，獲取類地行星早期的地質(zhì)演化記錄，已成為月球科學(xué)的核心內(nèi)容。

一般認(rèn)為月球分為月殼、月幔和月核3個(gè)圈層。隨著科技的進(jìn)步，人類對(duì)月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體認(rèn)識(shí)不斷深入。與探索地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用地震波方法類似，美國(guó)在阿波羅登月計(jì)劃中曾配置月震儀，4臺(tái)月震儀形成了上千千米間距的月面臺(tái)陣，并持續(xù)工作近8年，記錄到上萬(wàn)次的月震和隕石撞擊等事件。有科學(xué)家結(jié)合從月震儀上獲取的月幔數(shù)據(jù)與月球軌道數(shù)據(jù)，推算出月球質(zhì)量、慣性矩，認(rèn)為月球存在一個(gè)直徑至少150千米的金屬內(nèi)核。不過(guò)，由于當(dāng)時(shí)儀器水平的限制，月震儀無(wú)法檢測(cè)到來(lái)自月球深部的反射數(shù)據(jù)，有關(guān)月球內(nèi)部各圈層的詳細(xì)信息也就存在諸多不確定性。

2011年，美國(guó)發(fā)射“重力恢復(fù)與內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室”月球探測(cè)器，通過(guò)探測(cè)數(shù)據(jù)成功繪制了超高分辨率月球重力場(chǎng)圖，并得到關(guān)于月球內(nèi)部深層結(jié)構(gòu)特征的信息。月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要研究手段也從基于單一月面月震數(shù)據(jù)的研究，提升為月面高分辨率遙感觀測(cè)與月面數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用。有科學(xué)家利用月球高分辨率重力場(chǎng)數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，月球上的一些大型撞擊盆地中的月殼非常薄，有的月殼厚度不到1千米甚至接近于零。這么薄的月殼，意味著當(dāng)年的小行星撞擊很可能撞穿了這些地方的月殼，把上月幔物質(zhì)挖掘和拋射到了月球表面。此次法國(guó)科研團(tuán)隊(duì)結(jié)合月球不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模擬結(jié)果開展研究，為我們了解太陽(yáng)系前10億年內(nèi)月球撞擊事件演化歷程提供了新的認(rèn)知。

近年來(lái)，中國(guó)探月工程和研究取得一個(gè)個(gè)標(biāo)志性成果。2019年，嫦娥四號(hào)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次對(duì)月球背面的軟著陸就位探測(cè)。嫦娥四號(hào)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)巡視器上的測(cè)月雷達(dá)探測(cè)數(shù)據(jù)開展研究，獲得了著陸區(qū)月壤和月球淺層結(jié)構(gòu)的新認(rèn)識(shí)，揭示了著陸區(qū)經(jīng)歷多期次的撞擊濺射堆積和多期次玄武巖漿噴發(fā)填充。這些新發(fā)現(xiàn)對(duì)于月球內(nèi)部物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的研究有重要指導(dǎo)作用。2021年，中國(guó)科學(xué)院發(fā)布嫦娥五號(hào)月球科研樣品最新研究成果，月球最“年輕”的玄武巖年齡為20億年，比以往月球樣品限定的巖漿活動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)了約8億年，其晚期巖漿活動(dòng)的源區(qū)并不富集放射性元素，并且月幔源區(qū)幾乎沒(méi)有水。這一重要成果對(duì)月球熱演化歷史研究提出了新的科學(xué)問(wèn)題，也對(duì)未來(lái)月球探測(cè)和研究提出了新的方向。

仰觀宇宙之大，俯察品類之盛。未來(lái)，中國(guó)探月工程四期將包含嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)和嫦娥八號(hào)任務(wù)。相關(guān)任務(wù)配置了測(cè)月雷達(dá)、月震儀、電磁場(chǎng)探測(cè)儀、月壤剖面熱流測(cè)量?jī)x等科學(xué)載荷，有望在月球?qū)崿F(xiàn)多物理場(chǎng)、長(zhǎng)期、大規(guī)模探測(cè)，并通過(guò)對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)的研究，在月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究上實(shí)現(xiàn)新的突破。

（作者單位為中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心）