給月球做CT我國科學(xué)家揭示月背月壤粗細(xì)規(guī)律

唐芳

如何了解神秘的月壤內(nèi)部？我國科學(xué)家有了一雙“透視眼”。

記者5月18日獲悉，基于“嫦娥四號”獲取的可透視月壤內(nèi)部狀態(tài)的月面雷達(dá)數(shù)據(jù)，深圳大學(xué)深空與深地學(xué)科交叉研究團隊等研究人員首次發(fā)現(xiàn)，月球表面年齡與月壤內(nèi)部非均勻性呈正相關(guān)。

論文第一作者、我國探月工程“嫦娥四號”任務(wù)科學(xué)研究核心團隊成員、深圳大學(xué)高等研究院助理教授丁春雨博士告訴科技日報記者，這是國際上首次獲知月球表面年齡與月壤內(nèi)部非均勻性的關(guān)系，其普適性涵蓋了月球幾乎所有月海區(qū)域。研究量化了月球背面月壤內(nèi)部非均勻性的程度，為研究月球表層環(huán)境變化和資源探測奠定了重要基礎(chǔ)。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《天文學(xué)與天體物理學(xué)》。

長期以來，月壤內(nèi)部的非均勻性是困擾科學(xué)家們的難題。論文共同通訊作者、深圳大學(xué)土木與交通工程學(xué)院教授黃少鵬解釋，月球表面地質(zhì)年齡不同的地區(qū)，月壤內(nèi)部性質(zhì)存在差異，體現(xiàn)為月壤物質(zhì)成分和粗細(xì)結(jié)構(gòu)分布不均勻。以往科學(xué)家用光學(xué)手段觀測月球表面的非均勻性，但光學(xué)手段不具備穿透性，因此月表以下月壤內(nèi)部的非均勻性一直無人知曉。丁春雨表示，“嫦娥四號”任務(wù)攜帶的“玉兔二號”巡視器搭載的月球表面穿透雷達(dá)，就好似一部給月球做CT的儀器，可透視月球表層之下深數(shù)十米的物質(zhì)，為研究月壤內(nèi)部的非均勻性提供了難得機會。

丁春雨介紹，研究采用了“玉兔二號”在“嫦娥四號”著陸點附近17個月晝（月球1個晝夜約相當(dāng)于地球一個月）行走約443.35米所探測的雷達(dá)數(shù)據(jù)?！坝捎跓o法直接從觀測數(shù)據(jù)中得到月壤內(nèi)部非均勻性的參數(shù)，團隊構(gòu)建了月壤層模型，通過模擬電磁波在月壤層模型中傳播，得到了模擬觀測數(shù)據(jù)?！倍〈河瓯硎荆M數(shù)據(jù)與實際觀測數(shù)據(jù)相似，表明月壤層模型符合實際月壤結(jié)構(gòu)。

基于雷達(dá)模擬數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)對比，研究團隊得到“嫦娥四號”和“嫦娥三號”著陸區(qū)月壤內(nèi)部的非均勻長度分別約為20厘米和13厘米。丁春雨解釋，這說明“嫦娥四號”著陸區(qū)月壤內(nèi)部物質(zhì)的聚集程度比“嫦娥三號”更高。

“嫦娥四號”和“嫦娥三號”著陸區(qū)月表地質(zhì)年齡分別約為37億年和25億年，研究團隊多次討論后敏銳發(fā)現(xiàn)，月壤內(nèi)部的非均勻性與月球表面地質(zhì)年齡可能存在很強烈的關(guān)系。

研究表明，月球表面地質(zhì)年齡老的地區(qū)，月壤內(nèi)部的非均勻聚集程度越高;反之，地質(zhì)年齡輕的區(qū)域，月壤內(nèi)部有更多的碎塊物質(zhì)，物質(zhì)之間相對疏離。丁春雨分析，這是因為地質(zhì)年齡越老的地區(qū)，其表面物質(zhì)受到的空間風(fēng)化作用時間越長，例如遭到隕石撞擊的頻率更高，導(dǎo)致表面物質(zhì)顆粒逐漸細(xì)化，空間兩點之間的物質(zhì)更為聚集。

“這項研究是團隊攻克月壤內(nèi)部秘密的一部分?！秉S少鵬說，“未來，我國月球探測任務(wù)將攜帶類似的雷達(dá)‘透視眼’著陸于月球南極，這將為全面研究月球表層不同地質(zhì)單元的非均勻性提供更多可能?！?/p>