嫦娥四號著陸區(qū)地下分層結(jié)構(gòu)

北京時間2月27日消息，中國科學(xué)院國家天文臺李春來、蘇彥研究員領(lǐng)導(dǎo)的科研團隊在我國月球深空探測領(lǐng)域取得重大發(fā)現(xiàn)。該團隊利用嫦娥四號玉兔二號月球車上搭載的測月雷達(dá)，首次揭示了月球背面著陸區(qū)域地下40米深度內(nèi)的地質(zhì)分層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)地下物質(zhì)由低損耗的月壤物質(zhì)和大小不同的大量石塊組成。這一研究成果對于了解撞擊過程對月表的改造、火山活動規(guī)模與歷史等具有非常重要的意義。

北京時間19年1月3日，嫦娥四號探測器在月球背面最古老且最大的南極–艾特肯(South Pole–Aitken)盆地內(nèi)的馮卡門(Von Kármán)撞擊坑底部成功著陸。馮卡門撞擊坑形成于前酒海紀(jì)，中心位置為44.45°S， 176.3°E，直徑約為186千米�？觾�(nèi)地形相對平坦，坑底被玄武巖填充，玄武巖表面相當(dāng)一部分區(qū)域被周邊大型撞擊坑的濺射物所覆蓋，并廣泛分布著二次撞擊坑。

測月雷達(dá)好比是一臺給月球做CT的設(shè)備，它在19年1月4日早上9點29分35秒開始工作。此次由中國科學(xué)院國家天文臺領(lǐng)導(dǎo)的國內(nèi)外學(xué)者的研究成果，是基于前兩個月晝期間500 MHz的高頻通道雷達(dá)所探測的數(shù)據(jù)。和嫦娥三號相比，嫦娥四號測月雷達(dá)高頻通道的穿透深度是嫦娥三號的三倍多。研究團隊計算分析了月球淺層物質(zhì)的特性參數(shù)，包括電磁波在月表下物質(zhì)中的傳播速度、介電常數(shù)、密度、損耗角正切和鈦鐵含量等。根據(jù)獲得的物性參數(shù)和雷達(dá)圖像，沿著月球車行走的106米的路徑，在深度40米的范圍內(nèi)，識別出了三個不同次表層地層單元。第一單元為從月球表面到地下12米的細(xì)粒月壤，內(nèi)嵌有少量石塊，此月壤層形成于多個撞擊坑互疊的濺射物之上，這些濺射物可能來自周邊的芬森(Finsen)和 馮卡門 L撞擊坑等。第二單元從地下12米到24米，這是雷達(dá)圖像上回波強度最大的區(qū)域，表明內(nèi)部存在大量的石塊，甚至形成了碎石層和碎石堆，說明濺射物的沉積不僅僅是地毯式的鋪散，也會伴隨著物質(zhì)之間的剪切、混合、挖掘以及二次撞擊坑結(jié)構(gòu)擾動等復(fù)雜的地質(zhì)過程。第三單元從地下24米到40米，雷達(dá)回波明暗交替變化，是不同時期、更古老的濺射物的沉積和風(fēng)化產(chǎn)物。深度40米以下雷達(dá)信號微弱，高頻通道雷達(dá)信號已無法推斷其物質(zhì)特性。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)歷史，推測在嫦娥四號著陸點附近，完整的月海玄武巖覆蓋在月表以下大于40米的深度。

這項研究工作通過嫦娥四號測月雷達(dá)的直接就位測量，獲得了月球背面地下淺層的第一張雷達(dá)圖像、月表下物質(zhì)的特性參數(shù)，以及濺射物內(nèi)部地層序列。人類首次揭開了月球背面地下結(jié)構(gòu)的神秘面紗，極大地提高了我們對月球撞擊和火山活動歷史的理解，并為月球背面的地質(zhì)演化研究帶來新的啟示。

國際科學(xué)期刊《科學(xué)•進展》(Science Advances)于北京時間2月27日凌晨在線發(fā)表了該研究成果。