南极-艾特肯盆地（South Pole-Aitken），位于月球背面，是月球上最大、最深和最古老的撞击盆地，同时也是太阳系中最大的陨石坑，占整个月球表面积的近四分之一。

科学界认为，艾特肯盆地是39亿年前撞击形成的。南极-艾特肯是一个盆地，而月球上的盆地几乎都是差不多时间形成的，从月球正面的盆地采集的样本显示，它们形成于39亿年前。而在那个时候之前，也就是离月球的火热诞生更近的时候，月球表面很可能是一个覆盖在岩浆泡沫海洋之上的外壳。然后是41亿至38亿年前的后猛烈轰击期。在那个期间，太阳系中的大量岩石天体四处乱飞，对较大岩体造成的撞击事件远远超过人们今天所见的。

南极-艾特肯盆地，直径为2500公里，深达13公里，表面有很多撞击坑和大大小小的石块。月球南极地区有低洼的环形山坑底，也有高耸的山峰，地形复杂。它的海拔范围跨越深约13千米的低谷到高约8千米的环形山脉。

南极-艾特肯盆地，位于月球背面，是月球上已知最大、最深、最古老的盆地，面积约490万平方千米，它占了整个月球表面积的近四分之一，其中心位于南纬53°，西经169°，直径为2500公里，内缘长轴线绵延约2000公里。

中国科学院国家天文台研究团队利用嫦娥四号就位光谱探测数据，证明了月球背面南极-艾特肯盆地（SPA）存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质，进一步的分析证实，CE-4着陆区月壤物质中橄榄石相对含量最高，低钙辉石次之，仅含有很少量的高钙辉石。除此之外，还在南极-艾特肯盆地内部的阿波罗盆地区域识别到了代表原始月壳成分的亚铁斜长岩。

南极-艾特肯盆地内部最大的撞击盆地阿波罗盆地形成后，该区域发生了多期次火山喷发活动，且持续时间可能超过15亿年。其中，早期形成的火山地质单元被后期撞击溅射物掩埋，从而成为“隐月海”。

极区内的某些高地可以连续暴露在阳光下数个月甚至更长时间而不受阴影影响，光照充足，被称为“永昼峰”，一些靠近南极的区域会长时间地处在阴暗之中而未受到阳光的照射，被称为永久阴影区。

阴影区，那里极有可能有“水冰”存在，这为科学家们在月球上找水，甚至建立月球基地带来了希望。

1959年10月7日，苏联月球三号探测器成功拍摄月球背面的第一张照片，人类第一次见到月亮背面的样子。1968年，阿波罗8号首次观察到南极-艾特肯盆地。1994年，克莱门汀号月球探测任务首次获得全球数据，并发现月球背面的南极-艾肯盆地内部存在异常的物质成分。

2019年1月3日10时26分，嫦娥四号探测器自主着陆在月球背面南极—艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，实现了人类探测器首次在月球背面软着陆，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。2020年2月26日，中国的“玉兔二号”首次揭示月球背面地下40米的地质分层结构，地下物质由低损耗的月壤物质和大小不同的大量石块组成。

2023年10月，嫦娥五号任务总设计师胡浩表示，嫦娥六号任务着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地。

2024年5月3日，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场发射，准确进入地月转移轨道。5月8日，嫦娥六号成功实施近月制动，顺利进入环月轨道飞行；6月2日6时23分，嫦娥六号着陆器和上升器组合体在鹊桥二号中继星支持下，成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地预选着陆区；随后，国家航天局发布嫦娥六号月背着陆影像；6月4日7时38分，嫦娥六号上升器携带月球样品自月球背面起飞，3000N发动机工作约6分钟后，成功将上升器送入预定环月轨道。

2019年5月16日，中国科学院国家天文台宣布，由该台研究员李春来领导的研究团队利用嫦娥四号探测数据，证明了月球背面南极-艾特肯盆地存在以橄榄石和低钙辉石为主的深部物质。国际学术期刊《自然》（Nature）在线发布了这一重大发现。该发现为解答长期困扰国内外学者的有关月幔物质组成的问题提供了直接证据，将为完善月球形成与演化模型提供支撑。

2020年，科学团队发表在SCI期刊《Science China Information Sciences》上的一篇文章中指出：南极-艾特肯盆地形成时的撞击很可能穿透月壳，撞击出月球深部物质。自轨道卫星实现对月球背面的遥感观测以来，大量研究揭示南极-艾特肯盆地底部存在镁铁质异常，相比返回样品以及月球陨石，也有着不同的化学特性。嫦娥四号通过对南极-艾特肯盆地撞击坑底部溅射物层的探测，发现该区域镁铁质矿物特征与遥感数据相似。

2024年9月17日，中国科学院国家天文台李春来、中国探月与航天工程中心胡浩、北京控制工程研究所杨孟飞领导的联合研究团队在《国家科学评论》（National Science Review, NSR）上发表嫦娥六号返回样品的首篇研究论文，论文中指出嫦娥六号返回样品密度较低，表明结构较为松散，孔隙率较高。根据颗粒分析显示，月壤的粒径呈现双峰式分布，暗示样品可能经历了不同物源的混合作用。与嫦娥五号样品相比，此次样品中斜长石含量明显增加，而橄榄石含量显著减少，表明该区域的月壤明显受到了非玄武质物质的影响。此外，嫦娥六号采集的岩屑碎片主要由玄武岩、角砾岩、粘结岩、浅色岩石和玻璃质物质组成。其中，玄武岩碎片占总量的30%至40%，其矿物以辉石、斜长石和钛铁矿为主，橄榄石含量极低。矿物学分析显示，嫦娥六号月壤样品的主要物相组成为斜长石（32.6%）、辉石（33.3%）和玻璃（29.4%），其中玻璃含量接近阿波罗样品的下限。此外，样品中还检测到少量的斜方辉石，暗示了非玄武质物质的存在。地球化学分析进一步揭示，嫦娥六号样品中的铝氧化物（Al2O3）和钙氧化物（CaO）含量较高，而铁氧化物（FeO）含量相对较低，这与月海玄武岩和斜长岩混合物的特征一致。此外，样品中的钍（Th）、铀（U）和钾（K）等微量元素含量显著低于KREEP玄武岩，与位于月球正面风暴洋克里普地体中的阿波罗任务和嫦娥五号任务的样品表现出了巨大差异。　

2024年11月15日，中国科学家采用嫦娥六号采回的月球背面样品做出的首批两项独立研究成果，同时刊登在国际学术期刊《自然》与《科学》杂志。两项研究首次揭示月球背面约28亿年前仍存在年轻的岩浆活动，这一年龄填补了月球玄武岩样品在该时期的记录空白。其中一项研究表明月背岩浆活动42亿年前就存在，至少持续了14亿年以上。这些研究为人们了解月球演化提供了关键科学证据。

研究南极-艾肯盆地对于揭示月球不对称性起源、撞击过程、早期演化过程以及深部物质成分具有重要意。南极-艾特肯盆地的形成可以追溯到约40亿年前，接近月球形成的时期，是研究早期太阳系历史的重要窗口，对于揭示月球外动力演化历史、建立月球演化的精确时间标尺、理解太阳系天体轨道动力学演化以及地球宜居环境演化等具有重大科学意义，是月球科学的突破口之一。