解析月球表面化學(xué)元素全球分布特征，是揭示月球內(nèi)部殼幔結(jié)構(gòu)、巖漿演化過程與地質(zhì)歷史的核心途徑，對理解地月系統(tǒng)的形成與發(fā)展具有重要科學(xué)意義。此前，月球表面元素豐度的遙感反演與制圖研究，主要依賴月球近地側(cè)采樣返回任務(wù)的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，導(dǎo)致占月球總面積近半數(shù)的月球背面長期處于“觀測盲區(qū)”。由于缺乏實(shí)地采樣“真值”約束，現(xiàn)有遙感反演模型在處理月球背面復(fù)雜地形與特殊礦物組成時(shí)存在較大偏差，尤其是月球地質(zhì)特征最豐富的南極—艾肯盆地，其深部物質(zhì)組成、地殼演化過程等關(guān)鍵科學(xué)問題，長期缺乏精準(zhǔn)的定量數(shù)據(jù)支撐。

　　近日，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所等研究團(tuán)隊(duì)，基于嫦娥六號(hào)任務(wù)獲取的首個(gè)月球背面樣品實(shí)測數(shù)據(jù)，結(jié)合月球軌道高分辨率可見—近紅外多波段光譜成像數(shù)據(jù)，建立了基于殘差卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的月球化學(xué)成分智能反演框架，構(gòu)建出全球首套融合月球背面實(shí)地真值的高精度月球全球主要氧化物含量分布圖。該研究攻克了長期以來月球背面化學(xué)成分反演缺乏實(shí)地?cái)?shù)據(jù)約束的難題，揭示了月球南極—艾肯盆地深部物質(zhì)暴露特征與月球背面地體組成規(guī)律，為深入解析月球地質(zhì)演化歷史、指導(dǎo)后續(xù)月球探測工程著陸點(diǎn)選擇提供了高精度定量科學(xué)支撐。

　　研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)，將嫦娥六號(hào)月球背面實(shí)測“月面真值”與月球軌道高分辨率可見—近紅外多波段光譜成像數(shù)據(jù)相結(jié)合，并嵌入殘差卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演模型?；谀Ｐ臀⒄{(diào)策略，研究團(tuán)隊(duì)在有限樣本條件下，精準(zhǔn)捕捉光譜數(shù)據(jù)與元素含量間的高度非線性關(guān)系，有效解決了傳統(tǒng)模型易過擬合、魯棒性不足等問題，大幅提升了全球尺度氧化物反演精度。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步依托“AI+遙感”技術(shù)路線，精確重構(gòu)了鐵、鈦、鋁、鎂、鈣、硅六大主量元素氧化物及鎂指數(shù)的全球分布，清晰刻畫了月球表面月海、高地、南極—艾肯盆地三大地球化學(xué)區(qū)的元素分布特征。該成果首次定量揭示了月球背面高地中，鎂質(zhì)斜長巖和鎂質(zhì)巖套的出露比例明顯高于近地側(cè)，為月球巖漿洋結(jié)晶分化的南北半球不對稱性假說提供了新的實(shí)測證據(jù)，并精準(zhǔn)劃定了南極—艾肯盆地鎂質(zhì)輝石環(huán)與鐵質(zhì)異常區(qū)邊界，證實(shí)南極—艾肯盆地撞擊事件挖掘且暴露了更廣泛的深部鎂質(zhì)物質(zhì)。

　　該研究首次將月球背面實(shí)地實(shí)測數(shù)據(jù)融入全球化學(xué)制圖，填補(bǔ)了月球背面地質(zhì)研究的關(guān)鍵數(shù)據(jù)空白，深化了人類對月球殼幔結(jié)構(gòu)、南北半球演化分異、南極—艾肯盆地形成與演化等科學(xué)問題的理解，也為后續(xù)月球著陸點(diǎn)選擇、月球資源勘探及深空探測任務(wù)規(guī)劃提供了高精度定量化學(xué)依據(jù)，為我國月球探測工程持續(xù)推進(jìn)奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-傳感》（Nature Sensors）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國科學(xué)院的支持。

新一代月表主要氧化物含量分布填圖

月球正面與背面鎂指數(shù)分布揭示其不對稱性

嫦娥六號(hào)光譜儀仿真實(shí)驗(yàn)