Impact craters, as "lunar fossils", are the most dominant lunar surface features and occupy most of the Moon's surface. Their formation and evolution record the history of the Solar System. Sixty years of triumphs in the lunar exploration projects accumulated a large amount of lunar data. Currently, there are 9137 existing recognized craters. However, only 1675 of them have been determined age, which is obviously not satisfactory to reveal the evolution of the Moon. Identifying craters is a challenging task due to their enormous difference in size, large variations in shape and vast presence. Furthermore, estimating the age of craters is extraordinarily difficult due to their complex and different morphologies. Here, in order to effectively identify craters and estimate their age, we convert the crater identification problem into a target detection task and crater age estimation into a taxonomy structure. From an initial small number of available craters, we progressively identify craters and estimate their age from Chang'E data by transfer learning (TL) using deep neural networks. For comprehensive identification of multi-scale craters, a two-stage craters detection approach is developed. Thus 117240 unrecognized lunar craters that range in diameter from 532 km to 1 km are identified. Then, a two-stage classification approach is developed to estimate the age of craters by simultaneously extracting their morphological features and stratigraphic information. The age of 79243 craters larger than 3 km in diameter is estimated. These identified and aged craters throughout the mid and low-latitude regions of the Moon are crucial for reconstructing the dynamic evolution process of the Solar System.

Abstract The Moon has a magmatic and thermal history that is distinct from that of the terrestrial planets 1 . Radioisotope dating of lunar samples suggests that most lunar basaltic magmatism ceased by around 2.9–2.8 billion years ago (Ga) 2,3 , although younger basalts between 3 Ga and 1 Ga have been suggested by crater-counting chronology, which has large uncertainties owing to the lack of returned samples for calibration 4,5 . Here we report a precise lead–lead age of 2,030 ± 4 million years ago for basalt clasts returned by the Chang’e-5 mission, and a 238 U/ 204 Pb ratio ( µ value) 6 of about 680 for a source that evolved through two stages of differentiation. This is the youngest crystallization age reported so far for lunar basalts by radiometric dating, extending the duration of lunar volcanism by approximately 800–900 million years. The µ value of the Chang’e-5 basalt mantle source is within the range of low-titanium and high-titanium basalts from Apollo sites ( µ value of about 300–1,000), but notably lower than those of potassium, rare-earth elements and phosphorus (KREEP) and high-aluminium basalts 7 ( µ value of about 2,600–3,700), indicating that the Chang’e-5 basalts were produced by melting of a KREEP-poor source. This age provides a pivotal calibration point for crater-counting chronology in the inner Solar System and provides insight on the volcanic and thermal history of the Moon.

Abstract Forty-five years after the Apollo and Luna missions returned lunar samples, China's Chang’E-5 (CE-5) mission collected new samples from the mid-latitude region in the northeastern Oceanus Procellarum of the Moon. Our study shows that 95% of CE-5 lunar soil sizes are found to be within the range of 1.40–9.35 μm, while 95% of the soils by mass are within the size range of 4.84–432.27 μm. The bulk density, true density and specific surface area of CE-5 soils are 1.2387 g/cm3, 3.1952 g/cm3 and 0.56 m2/g, respectively. Fragments from the CE-5 regolith are classified into igneous clasts (mostly basalt), agglutinate and glass. A few breccias were also found. The minerals and compositions of CE-5 soils are consistent with mare basalts and can be classified as low-Ti/low-Al/low-K type with lower rare-earth-element contents than materials rich in potassium, rare earth element and phosphorus. CE-5 soils have high FeO and low Mg index, which could represent a new class of basalt.

Abstract The Chang'e-4 mission obtained spectral data of multiple rock targets on lunar surface. The MGM is usually applied to the spectral interpretation of powder samples, its applicability and accuracy on the rock targets remain to be further evaluated. The rock slice of lunar meteorite NWA4734 is used to conduct comprehensive analysis of the petrography, mineralogy and laboratory spectroscopy, which will provide important ground truth for the MGM interpretation of lunar in-situ spectra of rock samples. Firstly, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectrometer (EDS), and Electron Probe Micro-Analyzer (EPMA) analysis results indicate that: (1) almost all plagioclase in NWA4734 have been converted to maskelynites, which indicate that the meteorite has undergone severe impact metamorphism; (2) the chemical composition of pyroxene and olivine is significantly heterogeneous, showing a distribution characteristic of magnesium-rich core and iron-rich rim, further indicating that NWA4734 has undergone multiple crystallization and differentiation. Secondly, this article focuses on the rcok slice of NWA4734’s greyscale image of the Back Scattering Electron (BSE), and obtains the proportion of High Calcium Pyroxene (HCP) in the total pyroxenes of this sample by calculating the area percentage using pixels counting method. The result shows that the proportion of HCP is 72% ± 5.4%, which can be used as a ground truth to evaluate the interpretation applicability and accuracy of MGM. A Field Spectrometer (ASD) is used to measure the visible and near-infrared reflectance spectra (450-2500nm) of the rock slice from NWA4734 in the same area as the BSE image obtained by SEM, and MGM is used to deconvolve the ASD spectra, and the average proportion of HCP is estimated to be 71%±10.1%. The results between the MGM and the pixels counting are comparable within the error range, which proved the applicability of MGM on interpretation of the rock samples on lunar surface.

The evolution of the lunar magnetic field can reveal the Moon’s interior structure, thermal history, and surface environment. The mid-to-late-stage evolution of the lunar magnetic field is poorly constrained, and thus, the existence of a long-lived lunar dynamo remains controversial. The Chang’e-5 mission returned the heretofore youngest mare basalts from Oceanus Procellarum uniquely positioned at midlatitude. We recovered weak paleointensities of ~2 to 4 microtesla from the Chang’e-5 basalt clasts at 2 billion years ago, attesting to the longevity of the lunar dynamo until at least the Moon’s midstage. This paleomagnetic result implies the existence of thermal convection in the lunar deep interior at the lunar midstage, which may have supplied mantle heat flux for young volcanism.

Abstract The Chang’E-6 (CE-6) mission, launched by China on 2024 May 3, marks the first successful retrieval of samples from the farside of the Moon, specifically from the southern mare plain of the Apollo basin within the South Pole-Aitken (SPA) Basin. This study aims to provide a comprehensive geological analysis of the Apollo basin, focusing on the Apollo basin materials that CE-6 may have collected. By examining the regional geology, surface mineralogy, thorium (Th) abundance, and crustal thickness, we seek to understand the implications of these materials for the SPA basin’s structure and stratigraphic history. We find that the Apollo basin exhibits significant lateral compositional variations, with Mg-rich noritic materials predominantly in the southwestern portion and more feldspathic materials in the northeast, probably due to the fact that the Apollo basin is situated on different structures of the underlying SPA basin. Those Mg-rich materials, likely representing deep lithologies from local lower crust, are associated with low Th abundance, suggesting a KREEP-poor origin. The inclusion of foreign materials in the CE-6 samples increases the complexity while also enhancing their research potential. In addition to the local mare basalts, Mg-rich noritic materials associated with the Apollo basin and Th-rich materials originating from the SPA basin may also have been collected by CE-6. Laboratory research of these diverse lithologies will contribute to unraveling the characteristics of the farside mantle, the geological history of the giant SPA basin, as well as the cause of the substantial asymmetry between the lunar nearside and farside.