研究团队|我科学家揭示月背月壤粗细规律

如何了解神秘的月壤内部?我国科学家有了一双“透视眼” 。
采访人员5月18日获悉 , 基于“嫦娥四号”获取的可透视月壤内部状态的月面雷达数据 , 深圳大学深空与深地学科交叉研究团队等研究人员首次发现 , 月球表面年龄与月壤内部非均匀性呈正相关 。
论文第一作者、我国探月工程“嫦娥四号”任务科学研究核心团队成员、深圳大学高等研究院助理教授丁春雨博士告诉科技日报采访人员 , 这是国际上首次获知月球表面年龄与月壤内部非均匀性的关系 , 其普适性涵盖了月球几乎所有月海区域 。 研究量化了月球背面月壤内部非均匀性的程度 , 为研究月球表层环境变化和资源探测奠定了重要基础 。 相关成果近日发表于国际学术期刊《天文学与天体物理学》 。
长期以来 , 月壤内部的非均匀性是困扰科学家们的难题 。 论文共同通讯作者、深圳大学土木与交通工程学院教授黄少鹏解释 , 月球表面地质年龄不同的地区 , 月壤内部性质存在差异 , 体现为月壤物质成分和粗细结构分布不均匀 。 以往科学家用光学手段观测月球表面的非均匀性 , 但光学手段不具备穿透性 , 因此月表以下月壤内部的非均匀性一直无人知晓 。 丁春雨表示 , “嫦娥四号”任务携带的“玉兔二号”巡视器搭载的月球表面穿透雷达 , 就好似一部给月球做CT的仪器 , 可透视月球表层之下深数十米的物质 , 为研究月壤内部的非均匀性提供了难得机会 。
丁春雨介绍 , 研究采用了“玉兔二号”在“嫦娥四号”着陆点附近17个月昼(月球1个昼夜约相当于地球一个月)行走约443.35米所探测的雷达数据 。 “由于无法直接从观测数据中得到月壤内部非均匀性的参数 , 团队构建了月壤层模型 , 通过模拟电磁波在月壤层模型中传播 , 得到了模拟观测数据 。 ”丁春雨表示 , 模拟数据与实际观测数据相似 , 表明月壤层模型符合实际月壤结构 。
基于雷达模拟数据与观测数据对比 , 研究团队得到“嫦娥四号”和“嫦娥三号”着陆区月壤内部的非均匀长度分别约为20厘米和13厘米 。 丁春雨解释 , 这说明“嫦娥四号”着陆区月壤内部物质的聚集程度比“嫦娥三号”更高 。
“嫦娥四号”和“嫦娥三号”着陆区月表地质年龄分别约为37亿年和25亿年 , 研究团队多次讨论后敏锐发现 , 月壤内部的非均匀性与月球表面地质年龄可能存在很强烈的关系 。
研究表明 , 月球表面地质年龄老的地区 , 月壤内部的非均匀聚集程度越高;反之 , 地质年龄轻的区域 , 月壤内部有更多的碎块物质 , 物质之间相对疏离 。 丁春雨分析 , 这是因为地质年龄越老的地区 , 其表面物质受到的空间风化作用时间越长 , 例如遭到陨石撞击的频率更高 , 导致表面物质颗粒逐渐细化 , 空间两点之间的物质更为聚集 。
【研究团队|我科学家揭示月背月壤粗细规律】“这项研究是团队攻克月壤内部秘密的一部分 。 ”黄少鹏说 , “未来 , 我国月球探测任务将携带类似的雷达‘透视眼’着陆于月球南极 , 这将为全面研究月球表层不同地质单元的非均匀性提供更多可能 。 ”采访人员 唐 芳