嫦娥|嫦娥四号“挖月三尺” 月亮上的土壤里有哪些秘密？( 三 )
结合区域影像 ， 雷达探测结果清晰显示 ， 玉兔二号行走路线上的月壤主要是从冯·卡门撞击坑东北角的芬森坑抛射过来的 ， 并不是由下面的玄武岩破碎形成 。
△图8. 雷达低频信号剖面(Zhang, et al, 2020)
低频雷达信号则让我们发现 ， 玉兔二号的巡视路径下覆盖了多次撞击事件的角砾岩 ， 以及间隙喷发的玄武岩浆 。
△图9. 玉兔二号探测的月壤和石块及其光谱(Lin, et al, 2020a)
玉兔二号月球车携带的成像光谱仪负责对月壤和石块的成分进行探测（图9） 。 成像光谱可以得到探测目标从0.4到2.4微米波段的反射光谱 ， 然后解算出不同矿物的含量 ， 发现这一地区的矿物主要是橄榄石、长石、高钙辉石和低钙辉石 。 但是 ， 这一区域月壤的光谱受到强烈太空风化作用的影响 ， 因此解算出的结果差异较大 ， 主要反映在得到的橄榄石含量不同(Gou, et al, 2019; Huang, et al, 2020; Li, et al, 2019; Lin, et al, 2020a) 。 作为对比 ， 石块的光谱受到太空风化的影响很弱 。 科学家从石块光谱解算出各种矿物的含量 ， 再结合这些矿物颗粒度较细小的特点 ， 提出了这些月表物质的形成机制 ， 即产生南极-艾肯盆地的大撞击不仅挖掘出一个巨大的盆地 ， 还使月球深部物质熔融 ， 形成一个岩浆湖 ， 然后分异结晶形成该盆地的基底(Lin, et al, 2020a) 。 随后 ， 芬森坑撞击事件将这些基底岩石挖掘抛射在嫦娥4号着陆区 ， 再经过长期的陨石撞击将大部分物质粉碎成月壤 。
玉兔二号一路走来 ， 沿途可以看到很多小撞击坑 。 大部分小撞击坑的表面光滑 ， 看不到石块 。 但是 ， 也发现有一些奇特的小坑 ， 它们的表面填满了块状的物质（图10） 。
△图10. 玉兔二号巡视路径上的碎石坑(Lin, et al, 2020b)
这些碎石坑是怎么形成的？雷达探测结果排除了这些碎石块是从底下挖出来的可能(Ding, et al, 2020) ， 而光谱的探测表明 ， 这些石块的组成与周边月壤相同(Gou, et al, 2020; Lin, et al, 2020b) 。 通过进一步的分析 ， 科学家们发现 ， 这些碎石状物质与阿波罗计划带回地球的火山玻璃和撞击熔融玻璃非常相似 ， 根据这些研究 ， 他们提出了月壤形成的模型(Lin, et al, 2020b) 。
△图11. 月壤的形成机制(Lin, et al, 2020b)
陨石的撞击一方面使岩石破碎 ， 另一方面也使疏松的月壤压实、部分熔融胶结成块 ， 并被后面的撞击挖掘、抛射出去 。 因此 ， 月壤的形成是一个反复破碎、压实成岩、再破碎的过程（图11） 。
嫦娥五号将带我们寻觅更多月壤奥秘
嫦娥四号在月球上开展的探测卓有成效 ， 不过 ， 我们一直期待着能拿到更多月壤样品 ， 在地球实验室中开展精细的研究 。 就在今年 ， 嫦娥五号将帮助科学家们实现这个梦想 。
嫦娥五号是我国月球探测第一阶段“绕、落、回”的最后一步 ， 预计将从月球表面采集2公斤左右的样品返回 。 这也是继阿波罗计划和月球号计划之后 ， 人类再次采集月球样品 。 而且 ， 嫦娥五号的着陆区不同于以往的9个地点 ， 返回不同的月球样品 ， 特别是最年轻的月球火山岩 ， 将讲述一个月球晚年的故事 。 任务计划在着陆地点钻取一根2米长左右的月壤岩芯 ， 从而带回该地区10多亿年以来所发生的各种事件记录 。 此外 ， 还将从表面铲取一些月壤样品 ， 其中很可能包含了来自相当大一片区域的岩石碎片 。 利用现代的微区微束分析技术 ， 科学家将解开月球10多亿年以来的火山活动和陨石撞击历史 ， 理解这一区域火山活动持续如此之久的秘密 。
航天人与科学家的脚步从未停歇 ， 用智慧与勇气将探索之心印刻在月壤之上 ， 相信月壤也将向我们展示更多的秘密 。
参考文献：
C. Ding, Z. Xiao, B. Wu, Y. Li, N. C. Prieur, Y. Cai, Y. Su, J. Cui. (2020) Fragments Delivered by Secondary Craters at the Chang'E-4 Landing Site. Geophys. Res. Lett.47, e2020GL087361.
S. Gou, K. Di, Z. Yue, Z. Liu, Z. He, R. Xu, H. Lin, B. Liu, M. Peng, W. Wan, et al. (2019) Lunar deep materials observed by Chang'e-4 rover. Earth Planet. Sci. Lett.528, 115829.
S. Gou, Z. Yue, K. Di, J. Wang, W. Wan, Z. Liu, B. Liu, M. Peng, Y. Wang, Z. He, et al. (2020) Impact melt breccia and surrounding regolith measured by Chang'e-4 rover. Earth Planet. Sci. Lett.544, 116378.
J. Huang, Z. Xiao, L. Xiao, B. Horgan, X. Hu, P. Lucey, X. Xiao, S. Zhao, Y. Qian, H. Zhang, et al. (2020) Diverse rock types detected in the lunar South Pole–Aitken Basin by the Chang’E-4 lunar mission. Geology.
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