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  1959年前蘇聯月球3號首次拍攝了月球背面的照片,從中首次發現了南極-艾託肯盆地,在4張月背照片中,該盆地類似一塊暗斑,其東半部隱藏在月球邊沿之後。次年,它被前蘇聯提名為夢海,以紀念首艘月球探測器-月球1號(亦稱夢),但1961年國際天文聯合會將其命名為智海(Mare Ingenii)。  1962年人們開始猜測,顯示在月球南側邊沿上的山脈,即所謂的萊而尼茨山脈(該名稱後被取消)可能是環繞該月海的一部分環壁,尤如月球上絕大多數月海一樣,可能位於一座巨大的撞擊坑中。後來,證實它們就是沿該盆地南側邊緣延伸的山脈。1968年,阿波羅8號上的宇航員拍攝到了盆地北側邊緣上的山脊,但這一點直到後來才被發現。  20世紀60年代後期,月球軌道器系列專案對月球進行了全球拍攝,但在分析這些照片時,發現在這座損毀的盆地中,熔岩覆蓋層並不連續且邊界也不分明。因此,在1971年智海及俄語名-夢海被轉給了盆地中另一處較小的物件。  首次獲得該盆地地形資料的是前蘇聯的探測器6號(1968年)和探測器8號(1970年)。通過對照片中月球邊沿區的研究顯示,這一低窪區域直徑超過2000公里,深度達到5-7公里。後來蘇聯科學家提議將該區域命名為西南海,但當時能確定其地質結構的可靠資料還不充分。1971年阿波羅15號和1972年阿波羅16號使用鐳射高度計獲取了盆地北部的深度,顯示該部分割槽域非常深,但由於環月的阿波羅指令/服務艙地面軌跡靠近月球赤道,所以,盆地其餘部分地形仍不清楚。1978年美國地質調查局發表了只含有盆地北半部及其邊緣的地質圖。  在上世紀90年代前,有關該盆地的情況尚掌握不多,伽利略號探測器(掠過)和克萊門汀號(長期在軌)造訪月球后,所拍攝的多光譜影象揭示了該盆地內含有比月球一般高地更豐富的氧化亞鐵和二氧化鈦,因而,其表面顏色也更深。在克萊門汀號執行期間,首次利用高度計取得的資料繪製了整個盆地地形並構建了立體圖形。後來,通過分析月球探勘者上伽瑪射線光譜儀得到的資料,更精確地弄清了盆地的地形結構。

  南極-艾託肯盆地是公認的月球上最大、最深和最古老的盆地。  該盆地明顯由北往南擴充套件(更準確地說是在西經19°方位),從月球背面南緯16°起,跨過南極,並在月球正面延伸近5°,它的中心月面座標為,外觀近似一處邊緣模糊的橢圓狀凹地,其內部與其它類似盆地不同,其外環尺寸2400×2050公里,內環為1940×1440公里,內外環中心及延伸方向保持一致,但由於盆地原始結構損毀嚴重,難以對它的大小、中心點位置甚至環圈數進行精確的估測。  南極-艾託肯盆地內坐落了眾多年輕的隕石坑,包括非常大的(直徑超過300公里)阿波羅環形山、普朗克環形山、龐加萊環形山、薛定諤環形山和夢海盆地。  南極-艾託肯盆地內是月表上的最低點(平均水平面下8810米,位於安東尼亞第環形山內一座無名小坑坑底),而它的東北邊緣則非常高(8160米,靠近多普勒環形山),平均深度較月表平均海撥低2340米。由於在形成時的撞擊中丟擲了大量岩石,所以,盆地下方的地殼厚度明顯較其它地區更低。根據對月球地形和重力場分析,盆地中央地殼厚度約為30公里,相較而言,它周邊地區的厚度達到60-80公里,而全月球平均值為50公里。  根據伽利略號探測器、克萊門汀號及月球探勘者反映,該盆地地表成分與一般的月球高地不同,但最關鍵是美國阿波羅及蘇聯月球系列專案都未取得該區域的月岩樣本,也缺乏已認定來自月球上可用於成分比對的隕石。 軌道裝置的資料表明,盆地地表中所含鐵、鈦、釷丰度較高,其礦石構成中單斜輝石和斜方輝石較主要為斜長巖的周邊高地更豐富。這一獨特的成分特徵存在以下幾種解釋:一是直接暴露出的下層地殼(甚至地幔),所含鐵、鈦、釷比上層地殼更豐富;二是曾經漫溢在盆地地表上的富鐵玄武岩熔岩(如月球上的月海);三、如果該盆地在撞擊時被一路挖掘至地殼下更深處,則這裡的岩石也可能含有月幔成分。也許上述三種說法都正確。還有另一種假設,盆地周邊大範圍的月表在撞擊事件中可能被熔化,這種有別於盆地自身的熔融體也可能造成了它獨特的地質特性。這些特徵起因的答案只能通過獲取進一步的巖樣來解決。

  南極-艾託肯盆地估計形成於42億年-43億年前的一次巨大撞擊。模擬近垂直撞擊的結果顯示,該盆地將會有深達200公里,來自地幔的大量物質被拋射出。然而,迄今為止,所有的觀察並不支援盆地表面有地幔成分。月殼厚度圖似乎表明盆地下方存在約10公里的地殼層,這表明盆地並非形成於典型的高速垂直撞擊,而是一次低速的小角度(約30°或更低)撞擊,因而,對月表撞擊程度的並不太深,這一假設的證據來自南極-艾託肯盆地高聳的東北邊緣,它可能就形成於這種斜擊的噴出物,這一撞擊理論也解釋了月球上的磁異常現象。

  

  2019年1月3日10時26分嫦娥四號成功登陸於此區並開始探勘
南極-艾託肯盆地(英語:South Pole–Aitken basin)是月球背面一座巨大的撞擊隕石坑,直徑大約2500公里,深13公里,最大落差(從坑底最深處到最高壁頂處)16.1公里,它是太陽系中已知最大的撞擊坑之一,也被公認為是月球上最大、最古老和最深的撞擊盆地。它以月球背面二處相對應的地貌特徵所命名:位於盆地北端的艾託肯環形山和另一端的月球南極,但這只是國際天文聯合會提出的臨時名稱,其正式命名仍未確定。南極-艾託肯盆地深色的表面分外醒目,從地球上可看到該盆地位於月球南側邊沿猶如一列巨大山脈般的外側邊緣,有時也被稱為萊布尼茨山脈,但該名稱並沒被國際天文聯合會正式認可。