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解析月球表面化學元素全球分布特征，是揭示月球內部殼幔結構、巖漿演化過程與地質歷史的核心途徑，對理解地月系統的形成與發展具有重要科學意義。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采樣返回任務的實測數據進行校準，導致占月球總面積近半數的月球背面長期處于“觀測盲區”。由于缺乏實地采樣“真值”約束，現有遙感反演模型在處理月球背面復雜地形與特殊礦物組成時存在較大偏差，尤其是月球地質特征最豐富的南極—艾肯盆地，其深部物質組成、地殼演化過程等關鍵科學問題，長期缺乏精準的定量數據支撐。近日，中國科學院上海技術物理研究所等研究團隊，基于嫦娥六號任務獲取的首個月球背面樣品實測數據，結合月球軌道高分辨率可見—近紅外多波段光譜成像數據，建立了基于殘差卷積神經網絡的月球化學成分智能反演框架，構建出全球首套融合月球背面實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成分反演缺乏實地數據約束的難題，揭示了月球南極—艾肯盆地深部物質暴露特征與月球背面地體組成規律，為深入解析月球地質演化歷史、指導后續月球探測工程著陸點選擇提供了高精度定量科學支撐。研究團隊經多學科聯合攻關，將嫦娥六號月球背面實測“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據相結合，并嵌入殘差卷積神經網絡反演模型。基于模型微調策略，研究團隊在有限樣本條件下，精準捕捉光譜數據與元素含量間的高度非線性關系，有效解決了傳統模型易過擬合、魯棒性不足等問題，大幅提升了全球尺度氧化物反演精度。研究團隊進一步依托“AI+遙感”技術路線，精確重構了鐵、鈦、鋁、鎂、鈣、硅六大主量元素氧化物及鎂指數的全球分布，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區的元素分布特征。該成果首次定量揭示了月球背面高地中，鎂質斜長巖和鎂質巖套的出露比例明顯高于近地側，為月球巖漿洋結晶分化的月球正面與背面不對稱性假說提供了新的實測證據，并精準劃定了南極—艾肯盆地鎂質輝石環與鐵質異常區邊界，證實南極—艾肯盆地撞擊事件挖掘且暴露了更廣泛的深部鎂質物質。該研究首次將月球背面實地實測數據融入全球化學制圖，填補了月球背面地質研究的關鍵數據空白，深化了人類對月球殼幔結構、月球正面與背面演化分異、南極—艾肯盆地形成與演化等科學問題的理解，也為后續月球著陸點選擇、月球資源勘探及深空探測任務規劃提供了高精度定量化學依據，為我國月球探測工程持續推進奠定了堅實的科學基礎。相關研究成果發表在《自然-傳感》（Nature Sensors）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、中國科學院的支持。論文鏈接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分布揭示其不對稱性嫦娥六號光譜儀仿真實驗