日前，百富策划论坛杨晨教授、计算机科学与技术学院管仁初教授、鼎新学者博士后赵海士联合中国科学院国家天文台欧阳自远院士、李春来研究员，意大利特伦托大学Lorenzo Bruzzone教授与冰岛大学Jon Atli Benediktsson教授，在月球探测领域取得新进展，结合我国嫦娥五号、美国Apollo、前苏联Luna样品数据，采用深度学习方法，精确反演了月球表面主要元素的含量，相关成果以“Comprehensive mapping of lunar surface chemistry by adding Chang'e-5 samples with deep learning”为题，于2023年11月20日发表在国际学术期刊《自然•通讯》（Nature Communications, 14, 7554 , 2023）上。杨晨教授、李春来研究员、管仁初教授、赵海士博士为共同通讯作者，杨晨教授为论文第一作者。该研究发表后，受Nature集团Nature Portfolio Communities的邀请，研究团队在“Behind the Paper”栏目撰稿分享研究经历。

月球表面作为月球固体上边界的关键界面，是全面了解月球地质演化历史的一扇窗口，月球表面的化学成分记录了月球的形成和演化过程，对于揭示月球的物质构成和矿物岩石学特征至关重要。目前，广泛使用的月球表面元素的丰度图主要是基于美国Clementine遥感探测数据和Apollo样品的化学成分建立的。然而，美国Apollo、前苏联Luna的月球样品仅揭示了30亿年（3.0 Gyr）前月球的演变，没有反映月球晚期活动。在美国Apollo和前苏联Luna月球采样返回任务四十五年后，2020年12月1日，我国嫦娥五号（Chang’e-5）首次实现了月球采样返回，成功地从月球风暴洋北部（51.916°W和43.058°N）带回了新的月球样品。分析显示，嫦娥五号样品具有前所未有的、20亿年的年轻火山活动证据和显著特征的物质组分。基于此，研究团队结合我国嫦娥五号、美国Apollo、前苏联Luna样品数据，基于深度学习建立了月球光学遥感影像光谱特征与月球样品元素含量之间的复杂非线性关系，对月球表面主要元素含量进行了精确估计（平均反演精度达96%），获得了全新的南北纬65°之间、分辨率为59米/像素的高分辨率月球表面化学成分分布图；并根据最新计算的元素含量，标定了年轻月海玄武岩单元，为月球晚期岩浆活动和热演化历史研究及未来月球采样返回提供了可靠数据。

结合我国嫦娥五号、美国Apollo、前苏联Luna样品数据的月球表面化学成分分布图

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43358-0

研究工作得到国家自然科学基金“月球与深空探测科学研究”专项项目（42241163）、面上项目（42272340）、青年基金项目（42302265）的资助。