貴陽分部廣州分部
網站地圖聯系我們所長信箱建議留言內部網English中國科學院
 
 
首頁概況簡介機構設置研究隊伍科研成果實驗觀測合作交流研究生教育學會學報圖書館黨群工作創新文化科學傳播信息公開
  新聞動態
  您現在的位置:首頁 > 新聞動態 > 研究亮點
張金海等-NA:嫦娥四號揭密月球背面淺層精細結構和演化歷史
2020-09-08 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  月球很早就停止了大規模構造活動,較完整地保留了天體撞擊的痕跡,是研究行星早期演化歷史的理想場所。撞擊作用會深刻地改造原始的月殼物質,是月面物質大規模運移的重要動力,影響范圍可達幾百乃至上千公里。探測月球淺層結構是深入認識月球撞擊和火山噴發等歷史的關鍵,對于月球環繞探測、著陸巡視探測和采樣返回等均具有重要意義。 

  然而,目前為止,人類對月球淺層精細結構的認識仍十分有限。阿波羅任務在月表鉆取了月壤巖芯,但深度僅為2 m左右,且鉆孔數目有限,難以反映月壤的橫向變化規律;阿波羅17號和月亮女神號搭載了星載雷達,但其空間分辨較低,無法分辨月壤和濺射物等構成的淺層精細結構;月震波、微波、地形地貌以及小撞擊坑濺射物光譜分析等,也只能間接獲取月表淺層結構的一些粗略特征。 

  嫦娥四號是人類歷史上首次成功著陸于月球背面的探測器,其著陸點位于月球上最大、最古老的撞擊盆地:南極-艾肯盆地(圖1)。嫦娥四號著陸器和巡視器上搭載了諸多科學探測儀器,可以實現對月面物質成分和淺層結構的原位探測。玉兔二號月球車搭載了測月雷達,它能夠獲得月球車路徑下方的地質剖面,揭示地下的分層結構。由于測月雷達直接基于月面進行探測,因此,其探測到的反射信號能量大,特征清晰,效果遠優于距地面100 km以上的星載雷達探測,而且,由于采用了遠高于星載雷達5 MHz的主頻,其分辨率優勢也十分明顯。測月雷達兩個通道的主頻分別為60 MHz500 MHz,空間分辨分別為10 m0.3 m,探測深度分別約50 m500 m。高頻通道用于探測淺部月壤及其下伏濺射物的高分辨結構,低頻通道用于探測深部的濺射物和玄武巖等分層結構。 

1 嫦娥四號著陸區地理位置及玉兔二號月球車行動軌跡

  中國科學院地質與地球物理研究所,聯合電子所、澳門科技大學、國家空間科學中心、遙感與數字地質所、西安光學與精密機械所、光電研究院、地球化學所以及北京空間機械等科研團隊和載荷研制團隊,對玉兔二號前三個月晝的雷達探測數據開展了深入研究,獲得了著陸區月壤和淺層結構的重要發現和認識。基于低頻雷達信號特征,如圖2所示,將著陸區的淺層結構劃分為三大基本單元,由上往下依次為強反射單元(單元1)、弱反射單元(單元2)和中等反射單元(單元3)。結合區域地質和大型撞擊坑的空間分布等基本約束,地質解譯結果如下:單元1(總厚度約130 m)為臨近多個撞擊坑的濺射物堆積(包括芬森、阿爾德、馮·卡門 LL’等撞擊坑)和底部的玄武巖角礫層;單元2(總厚度約110 m)為多次噴發的玄武巖層;單元3(厚度不小于200 m)為著陸區北部萊布尼茲撞擊坑(直徑~245 km)的濺射物。高頻雷達信號進一步給出單元1上部的精細結構,如圖3所示,其特征為頂部存在厚達12 m的月壤層,基本不含大石塊,其下為厚達22 m的條帶狀濺射物,它們均是來自芬森撞擊坑的拋射物,總厚度達34 m。 

2 測月雷達低頻通道的探測剖面及解譯結果

3 測月雷達高頻通道的探測剖面及解譯結果

  測月雷達所獲取的淺層結構剖面清楚地表明玉兔二號所探測的月面物質來自于芬森撞擊坑,而不是來自馮·卡門撞擊坑自身的充填玄武巖;同時,該雷達剖面還揭示了著陸區經歷了多期次的撞擊濺射堆積和多期次玄武巖漿噴發充填。這些新發現對于認識月球南極-艾肯盆地的演化具有非常重要的意義,對于月球內部物質組成和結構的后續探測與研究有重要的指導作用。 

  研究成果發表于國際權威學術期刊Nature Astronomy。(Zhang J, Zhou B, Lin Y*, et al. Lunar regolith and substructure at Chang'E4 landing site in South PoleAitken basin[J]. Nature Astronomy, 2020)(原文鏈接)(全文鏈接)。中科院地質與地球物理研究所張金海研究員、中科院空天信息創新研究院周斌研究員和澳門科技大學祝夢華副教授為共同第一作者,中科院地質與地球物理研究所林楊挺研究員為通訊作者。本研究得到中國科學院前沿科學重點研究項目(QYZDJ-SSW-DQC001)、國家自然科學基金 (4149063141941002)、澳門科學技術發展基金會(項目編號0079/2018/A2)、北京市科委(Z181100002918003)和國家航天局民用航天技術預研項目(D020201-D020202)等聯合資助,相關探測數據由國家航天局提供。
 
地址:北京市朝陽區北土城西路19號 郵 編:100029 電話:010-82998001 傳真:010-62010846
版權所有© 2009- 中國科學院地質與地球物理研究所 京ICP備05029136號 京公網安備110402500032號
腾讯御龙在天怎么赚钱 福建十一选五购买 中国体育彩票飞鱼彩 494949最快开奖结果 香港 中原环保股票下跌 中国重工股票分析 广西快乐双彩综合走势图表 喜乐彩中奖金额表对照表 北京快三 大小计划 pk10玩法技巧 深圳风采电视开奖结果