近日，山东大学空间科学攀登团队行星科学课题组在深空地外样品微区可见近红外光谱探测技术与应用方面取得新进展。相关成果以“Development of Micro-VNIR system and applications for lunar meteorites”为题在国际学术期刊SPECTROCHIM ACTA A发表。空间科学与技术学院本科生刘沛征为论文第一作者，通讯作者为刘长卿副研究员。

图1. Micro-VNIR系统的设备示意图。

随着我国嫦娥五号/六号、天问二号/三号等深空探测任务的不断推进，我国已经或即将获取大量来自月球、小行星和火星的珍贵样品。样品精细的矿物分布特征，对于揭示这些天体的成因、环境演化历史至关重要。目前广泛使用的可见-近红外（VNIR）光谱设备通常只能在厘米尺度上进行测量，无法满足毫米级颗粒和岩屑的微区分析需求。针对该问题，研究团队自主设计并开发了一套与地物光谱仪（ASD）耦合的微区可见-近红外光谱及成像系统（Micro-VNIR system）。该系统将VNIR光谱探测光路与微区成像光路融合，不仅能获得直径约700 μm的微区光谱数据，还能在1.56 μm的空间分辨率下同步拍摄 3×3 mm的高清微区图像。为了验证该系统的性能，团队使用含水硫酸铁、顽火辉石、蒙脱石和橄榄石等样品进行了对比测试。结果表明，该微区系统在不损失光谱保真度和分辨能力的前提下，有效弥补了传统常规光谱仪在微区显微成像上的不足。

图2. 不同验证样品的光谱数据对比：(a) 含水硫酸铁，(b) 橄榄石，(c) 蒙脱石，(d) 橄榄石。

随后，研究团队将该Micro-VNIR系统实际应用于两块月球陨石（NWA 8127和NWA 8687）的精细矿物学分析。借助该系统，团队成功从样品中提取出了橄榄石、低钙辉石和高钙辉石等不同矿物的光谱吸收特征，以及不同矿物的微区分布特征，进一步确认了这些陨石经历了月幔结晶岩浆作用和多次撞击熔融的复杂演化历史。该研究工作表明Micro-VNIR系统可同步获取地外物质的微区光谱和显微图像，为未来月球、小行星及火星返回样品的精细矿物学研究提供了可靠的实验支撑。

图3. 月球陨石：(a) NWA 8127，(b) NWA 8687。

图4. 月球陨石微区可见-近红外光谱特征分析：(a) NWA 8127，(b) NWA 8687。

近年来，山东大学空间科学攀登团队行星科学课题组围绕深空探测国家战略需求，在行星遥感与光谱学、行星地质学与行星化学、行星探测载荷技术等方面取得了一系列研究成果，已在Science Advances、Nature Astronomy、Nature Communications、JGR、Icarus等期刊发表SCI论文200余篇。团队先后承担了国家重大专项、基金委重点及面上等项目。以上研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、泰山学者项目特别基金等项目资助。