“嫦娥四号”揭开月球背面地下浅层结构

2020年02月27日09:19  来源:人民网-科技频道
 

人民网北京2月27日电(赵竹青)记者从中国科学院国家天文台获悉,该单位李春来、苏彦研究员领导的科研团队,利用嫦娥四号玉兔二号月球车上搭载的测月雷达,首次揭示了月球背面着陆区域地下40米深度内的地质分层结构,发现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。

这一研究成果对于了解撞击过程对月表的改造、火山活动规模与历史等具有非常重要的意义。

北京时间2019年1月3日,嫦娥四号探测器在月球背面最古老且最大的南极–艾特肯盆地内的冯卡门撞击坑底部成功着陆。冯卡门撞击坑直径约为186千米,坑内地形相对平坦,坑底被玄武岩填充,玄武岩表面相当一部分区域被周边大型撞击坑的溅射物所覆盖,并广泛分布着二次撞击坑。

测月雷达好比是一台给月球做CT的设备,它在2019年1月4日早上9点29分35秒开始工作。此次由中国科学院国家天文台领导的国内外学者的研究成果,是基于前两个月昼期间500 MHz的高频通道雷达所探测的数据。和嫦娥三号相比,嫦娥四号测月雷达高频通道的穿透深度是嫦娥三号的三倍多。

研究团队计算分析了月球浅层物质的特性参数,包括电磁波在月表下物质中的传播速度、介电常数、密度、损耗角正切和钛铁含量等。根据获得的物性参数和雷达图像,沿着月球车行走的106米的路径,在深度40米的范围内,识别出了三个不同次表层地层单元。

第一单元为从月球表面到地下12米的细粒月壤,内嵌有少量石块,此月壤层形成于多个撞击坑互叠的溅射物之上,这些溅射物可能来自周边的芬森(Finsen)和 冯卡门 L撞击坑等。

第二单元从地下12米到24米,这是雷达图像上回波强度最大的区域,表明内部存在大量的石块,甚至形成了碎石层和碎石堆,说明溅射物的沉积不仅仅是地毯式的铺散,也会伴随着物质之间的剪切、混合、挖掘以及二次撞击坑结构扰动等复杂的地质过程。

第三单元从地下24米到40米,雷达回波明暗交替变化,是不同时期、更古老的溅射物的沉积和风化产物。深度40米以下雷达信号微弱,高频通道雷达信号已无法推断其物质特性。结合区域地质历史,推测在嫦娥四号着陆点附近,完整的月海玄武岩覆盖在月表以下大于40米的深度。

这项研究工作通过嫦娥四号测月雷达的直接就位测量,获得了月球背面地下浅层的第一张雷达图像、月表下物质的特性参数,以及溅射物内部地层序列。人类首次揭开了月球背面地下结构的神秘面纱,极大地提高了我们对月球撞击和火山活动历史的理解,并为月球背面的地质演化研究带来新的启示。

国际科学期刊《科学?进展》(Science Advances)于北京时间2月27日凌晨在线发表了该研究成果。

(责编:赵竹青、吕骞)