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中国青年网@我国科学家解译月背的地下结构

基于玉兔二号前两个月昼的探测数据 ， 我国科学家——
解译月背的地下结构
中国青年网@我国科学家解译月背的地下结构
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月背地下3个地层单元的结构示意图 。 国家天文台供图
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基于“玉兔二号”月球车高频通道雷达所探测到的数据 ， 国家天文台李春来、苏彦研究员领导的科研团队 ， 首次揭示出月球背面着陆区域地下40米深度内的地下分层结构 。 这将极大提高人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 。 接下来 ， 随着探测数据增多 ， 科研人员会更精准地进行解译 ， 从而揭示月背地下更深层的地质结构 。
2019年1月3日 ， 嫦娥四号探测器在月球背面的南极—艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑底部成功着陆 。 之后 ， “玉兔二号”月球车便利用全景相机、红外线光谱仪、测月雷达等先进仪器 ， 对月球背面展开科学探索研究 。
2020年2月27日 ， 中国科学院国家天文台发布消息称 ， 国家天文台李春来、苏彦研究员领导的科研团队 ， 利用“玉兔二号”月球车上的测月雷达 ， 首次揭示出月球背面着陆区域地下40米深度内的地下分层结构 ， 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 。 这是人类首次揭开月球背面地下结构的神秘面纱 ， 该重要成果于北京时间27日凌晨 ， 在线发表在国际科学期刊《科学·进展》上 。
基于高频通道雷达探测数据 ， 识别出月背的3个不同地层单元
冯·卡门撞击坑的中心位置为月球南纬44.45度、东经176.3度 ， 直径约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 。
“玉兔二号”月球车于着陆后次日早上就已开始工作 。 此次由国家天文台带领中外学者取得的研究成果 ， 是基于它前两个月昼期间500兆赫兹的高频通道雷达所探测到的数据 。
苏彦介绍：“‘玉兔二号’月球车的测月雷达好比是一台给月球做CT的仪器 ， 通过高频通道探测获得的数据 ， 我们得到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的地层序列 。 ”
研究团队通过计算分析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、损耗参数和钛铁含量等 ， 并根据获得的物性参数和雷达图像 ， 沿着月球车行走的106米路径上 ， 在深度40米范围内 ， 识别出3个不同地层单元：
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和冯·卡门撞击坑等 。
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 ， 甚至形成有碎石层和碎石堆 ， 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 。
“月球背面地下结构被首次揭晓 ， 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 ， 也将极大提高人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 。 ”李春来说 。
揭示月球背面的物质组成 ， 证实了月幔富含橄榄石推论的正确性
冯·卡门撞击坑所在的南极—艾特肯盆地是太阳系中最古老的撞击坑之一 ， 保留了原始月球的岩石 ， 具有非常高的科研价值 。 自“玉兔二号”月球车登陆月球背面开展科学探测以来 ， 除上述重要发现外 ， 中国科学家还利用它探测到月幔物质出露的初步证据 。


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