NS创刊首篇遥感文章 | “AI+遥感”赋能月表化学成分反演

论文核心信息 题目：Refined lunar global chemistry mapping using farside ground truth information gathered by Chang'e-6 期刊：Nature Sensors 论文链接：https://www.nature.com/articles/s44460-025-00021-z 年份：2026

近日，同济大学童小华院士团队，与中国科学院上海技术物理研究所王芳、胡伟达、何志平，联合山东大学陈剑、深空探测实验室王俊涛，利用嫦娥六号任务带回来的首个珍贵月球背面样品实测数据，联立月球轨道高分辨率可见-近红外多波段光谱成像数据，建立了基于残差卷积神经网络（Res-CNN）的月球化学成分智能反演框架，攻克了长期以来月球背面化学成分反演缺乏实地数据约束的难题，精确重构了铁、钛、铝、镁、钙、硅六大主量元素氧化物含量及镁指数的月球分布，揭示了月球南极-艾肯盆地深部物质暴露特征与月球背面地体的组成规律，为深入解析月球地质演化历史、指导未来月球探测工程着陆点选择提供了高精度定量科学支撑。

相关成果以Refined lunar global chemistry mapping using farside ground truth information gathered by Chang'e-6为题发表于《自然-传感》上（Nature Sensors, 2026, doi:10.1038/s44460-025-00021-z）, 并获选为创刊第三期的封面文章（Cover Image）。

研究背景：月球背面研究的长期空白

月球表面化学元素的全球分布特征解析，是探索月球内部壳幔结构、岩浆演化过程与地质历史的核心途径，对理解地月系统的形成与发展具有不可替代的科学价值。

此前，月球表面元素丰度的遥感反演与制图研究，主要依赖于美国阿波罗（Apollo）任务、苏联月球（Luna）号以及我国嫦娥五号等月球正面采样返回任务的实测数据进行校准，导致占月球总面积近一半的月球背面处于“观测盲区”。由于缺乏实地采样的“真值”约束，现有的遥感反演模型在处理月球背面复杂地形和特殊矿物组成时往往存在较大偏差，尤其是作为月球地质特征最丰富区域的南极 - 艾特肯盆地，其深部物质组成、地壳演化过程等关键科学问题始终缺乏精准的定量数据支撑。

研究突破：多学科联合构建智能反演框架

2024年，嫦娥六号任务成功从月球南极-艾特肯盆地带回1935.3克月壤样本，实现人类首次月球背面采样返回，为填补月球背面地质研究空白提供了独一无二的实测数据。

本次研究中，科研团队以此为核心，研究团队经多学科联合攻关，基于嫦娥六号任务获取的首个月球背面样品实测数据，结合月球轨道高分辨率可见—近红外多波段光谱成像数据，建立了月球化学成分智能反演框架。基于模型微调策略，在有限样本条件下，AI精准捕捉光谱数据与元素含量间的高度非线性关系，有效解决了传统模型易过拟合、鲁棒性不足等问题，大幅提升了全球尺度主量元素氧化物含量反演精度。

该成果首次定量揭示了月球背面高地中镁质斜长岩和镁质岩套的出露比例远高于正面，为月球岩浆洋结晶分化的月球正面与背面的不对称性假说提供了新的实测证据，精准划定了南极-艾特肯盆地镁质辉石环和铁质区的边界，证明了南极-艾特肯盆地撞击事件挖掘并暴露了更广泛的深部镁质物质。

Fig. 1: Refined global lunar chemistry maps incorporating Chang’e-6 farside sample constraints.

新一代月表主要氧化物含量分布填图

月球正面与背面Mg#分布揭示其不对称性

研究意义：多维度彰显科学与工程价值

该成果充分彰显了嫦娥六号采样返回任务的重大科学价值，将月球背面的实地实测数据融入全球化学制图。这种跨越光电探测、空间测绘、人工智能与行星地质的多学科交叉模式，不仅打破了单一学科的认知局限，深化了人类对月球壳幔结构、正面与背面演化分异、南极-艾特肯盆地形成与演化等核心科学问题的理解，还为未来月球着陆点选择、月球资源勘探和深空探测任务规划提供了高精度的定量化学指导，为我国后续月球探测工程的实施奠定了坚实的科学基础。