人类首次!中国团队揭晓月球背面地下浅层结构

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嫦娥四号登月区地下分层结构示意图。继人类探测器首次在月球背面着陆后,中国科学家再次组建了中国科学院国家天文台第一个人的科研团队,首次在嫦娥四号任务的基础上揭示了月球背面的浅层地下结构。这也是人类首次揭开月球背面地下结构的神秘面纱。

中国科学院国家天文台27日表示,由李春来和苏烟领导的研究小组获得了月球背面浅层的第一张雷达图像, 利用嫦娥四号月球车玉兔二号携带的月球雷达直接原位测量,首次揭示了月球背面着陆区离地面40米以内的地质分层结构,发现地下物质由低损耗的月球土壤物质和大量不同大小的岩石组成。

科学家表示,月球背面的地下结构首次被揭示,这对了解月球表面的变化、撞击过程中火山活动的规模和历史具有重要意义,将大大提高人们对月球撞击和火山活动历史的认识,并给月球背面的地质演化研究带来新的启示。

北京时间清晨,中国科学家完成了月球和深空探测领域这一重大发现的研究成果,并由国际科学杂志《科学进展》(科学进展)在线发表。

中国科学院国家天文台的科学研究小组称,嫦娥四号探测器于2019年1月3日成功降落在月球背面最古老、最大的南极艾特肯盆地冯卡曼撞击坑底部。冯卡门陨石坑形成于旧海时代之前,中心在月球以南44.45度,以东176.3度,直径约186公里。坑内地形相对平坦,坑底填充有玄武岩,玄武岩表面相当一部分被周围大型冲击坑的溅射物覆盖,次级冲击坑分布广泛。

嫦娥四号月球车的月球雷达就像是在月球上执行计算机断层扫描的设备。其高频通道的穿透深度是嫦娥三号的三倍多。它在月亮回到陆地后的第二天早上开始工作。中国科学院国家天文台领导的中外学者的研究成果是基于当天头两个月500兆赫高频通道雷达探测到的数据。该研究小组计算并分析了月球浅层物质的特征参数,包括电磁波在月球表面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。根据获得的物理参数和雷达图像,研究小组已经确定了月球漫游者在40米深度内行进的106米路径上的三个不同的地层单位。

第一个单元是从月球表面到地下12米处的细粒月球土壤,并嵌入少量岩石。月球土壤层是在被多个撞击坑重叠的溅射物体上形成的,这些撞击坑可能来自周围的芬森和冯卡门L撞击坑等。

第二个单元在地下12米至24米,这是雷达图像上回波强度最高的区域,表明里面有大量的石头,甚至形成砾石层和砾石堆,表明溅射物质的沉积不仅仅是铺地,而且是复杂的地质过程,如剪切、混合、挖掘和物质间二次冲击坑的结构扰动。

第三个单元在地下24米至40米处,雷达回波明暗交替,是不同时期老溅射材料的沉积和风化产物。40m深度以下的雷达信号微弱,无法推断高频通道雷达信号的物质特征。根据区域地质历史,科学研究小组推测,在嫦娥四号着陆点附近