嫦娥四號著陸區地下分層結構

北京時間2月27日消息，中國科學院國家天文臺李春來、蘇彥研究員領導的科研團隊在我國月球深空探測領域取得重大發現。該團隊利用嫦娥四號玉兔二號月球車上搭載的測月雷達，首次揭示了月球背面著陸區域地下40米深度內的地質分層結構，發現地下物質由低損耗的月壤物質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，中心位置為44.45°S， 176.3°E，直徑約為186千米。坑內地形相對平坦，坑底被玄武巖填充，玄武巖表面相當一部分區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。

測月雷達好比是一臺給月球做CT的設備，它在19年1月4日早上9點29分35秒開始工作。此次由中國科學院國家天文臺領導的國內外學者的研究成果，是基于前兩個月晝期間500 MHz的高頻通道雷達所探測的數據。和嫦娥三號相比，嫦娥四號測月雷達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的特性參數，包括電磁波在月表下物質中的傳播速度、介電常數、密度、損耗角正切和鈦鐵含量等。根據獲得的物性參數和雷達圖像，沿著月球車行走的106米的路徑，在深度40米的范圍內，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米的細粒月壤，內嵌有少量石塊，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，這是雷達圖像上回波強度最大的區域，表明內部存在大量的石塊，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，也會伴隨著物質之間的剪切、混合、挖掘以及二次撞擊坑結構擾動等復雜的地質過程。第三單元從地下24米到40米，雷達回波明暗交替變化，是不同時期、更古老的濺射物的沉積和風化產物。深度40米以下雷達信號微弱，高頻通道雷達信號已無法推斷其物質特性。結合區域地質歷史，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的直接就位測量，獲得了月球背面地下淺層的第一張雷達圖像、月表下物質的特性參數，以及濺射物內部地層序列。人類首次揭開了月球背面地下結構的神秘面紗，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演化研究帶來新的啟示。

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