根據以往地基望遠鏡和月球軌道器遙感光譜數據的分析，普遍認為月球正面西部晚期月海玄武巖覆蓋的區域富含橄欖石，這是約束月球晚期玄武巖成因的重要因素。該推論是否正確，因缺乏實際樣品分析而無法證實。嫦娥五號成功著落于月球風暴洋東北部的玄武巖平原，返回樣品的研究顯示其玄武巖的年齡僅為20億年，是月球上最年輕的玄武巖地層。嫦娥五號任務采集的月壤樣品，作為從月球晚期玄武巖區域返回的唯一地面真值，為探索月球晚期火山活動提供了寶貴機會。

中國科學院國家天文臺研究員李春來、劉建軍帶領團隊，結合嫦娥五號月球樣品的實驗室分析結果和遙感探測數據，解答了此前對月球晚期玄武巖遙感光譜解譯的疑惑，糾正了月球晚期玄武巖獨特遙感光譜特征的物質成分解譯結果。

該研究團隊通過對返回月壤樣品開展實驗室光譜和X射線衍射分析，與以往獲取的月球樣品進行對比，并結合電子探針分析的數據結果，證明嫦娥五號月壤的光譜特征主要由富含富鐵高鈣輝石引起，而非富含橄欖石所致。由于國外歷次月海采樣任務鮮有以富鐵高鈣輝石為主的月壤樣品，加之富鐵高鈣輝石晶體結構的特點在光譜特征上與月球上常見的橄欖石光譜相近，導致月球晚期玄武巖的遙感光譜被錯誤地解譯為富含橄欖石。為解決富鐵鈣輝石與富橄欖石月壤光譜的易混性，科研人員基于大量地面實測的橄欖石和輝石混合物光譜數據，提出基于光譜參數判別月壤中橄欖石含量的遙感光譜反演方法。該方法能有效解決月表富橄欖石區域和富鐵鈣輝石區域的區分和圈定問題，為利用遙感光譜數據探測月表主要礦物成分和分布提供新方法。

進一步分析表明，月表其他被認為是晚期玄武巖覆蓋的區域與嫦娥五號著陸區有著相似的光譜學和地球化學特征(如鐵、鈦含量)，這說明它們或具有與嫦娥五號樣品相似的巖石礦物學組成，應均以富鐵的高鈣輝石為主，而非過去遙感光譜推測的橄欖石為主。結合月球晚期玄武巖的分布范圍、持續時間及覆蓋厚度的特點，晚期玄武巖的熱源強度較弱，但可能在很大范圍內長期穩定和活躍，形成該熱源的機制或包括月球表面厚風化層(megaregolith)的覆蓋和地球與月球間的潮汐作用。本研究對解答關于月球晚期玄武巖物質組成的問題，深化對月球熱演化歷史，特別是月球晚期火山活動特點的認識具有重要意義。

10月10日，相關研究成果發表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。研究工作得到國家科技重大專項與中科院重點部署項目的支持。

利用嫦娥五號返回樣品糾正月球晚期玄武巖的遙感光譜解譯