嫦娥三號首次揭秘雨海北部地質與淺表層結構

新浪科技訊 北京時間3月14日消息，來自中國地質大學（武漢）行星科學研究所（微博 @探索那星空）的消息，2015年3月13日，國際頂級學術期刊《Science》刊登了我國“嫦娥三號”探月工程的最新探測成果。利用嫦娥三號的探測數據，我國科學家首次研究報導了雨海北部地區的地質特徵及其淺表層的地質結構，對於探索月球的岩漿演化歷史和后期改造作用具有非常重要的意義。

2013年12月15日，嫦娥三號陸器攜帶“玉兔”月球車成功陸在預定的區域。其中陸器上搭載了降落相機、地形地貌相機、月基天文望遠鏡和極紫外相機，“玉兔”號月球車上搭載了全景相機、測月雷達、紅外成像光譜儀和粒子激發X射線譜儀。月球車的主要任務是獲取行走路線沿途的地形地貌數據、月壤的成分數據和測月雷達數據，完成月表形貌與地質構造和月表物質成分調查，探測次表層地質結構等科學目標。

這篇文章利用降落相機、全景相機和測月雷達獲得的探測數據，結合對以往月球環繞衛星遙感影像和光譜數據的解譯，首次揭示了雨海北部的形貌和地質結構。該文的研究顯示，嫦娥三號陸在一個直徑約為450米的年輕的撞擊坑邊緣，玉兔在這個撞擊坑的濺射毯上行走了約114米（圖1），在歷經兩個月晝（相當於約28個地球日）的照相和雷達探測中，獲得了沿途高分辨率的影像和雷達探測數據。形貌分析和解譯表明，這個直徑為450米的撞擊坑形成于哥白尼紀，對年齡大約為30-80百萬年。該撞擊坑挖掘出了很多大的石塊，其中距離玉兔行走路線最近的“龍岩”長約4米，高約1.5米，表面顯示粗粒結構，可能是由粗粒的斜長石和/或輝石、橄欖石等礦物（集合體）構成，與地球上的輝長岩較為相似，而顯著不同於以往阿波羅採集到的月海玄武岩樣品。

該撞擊坑形成之后，月面受到了持續的隕石撞擊和空間風化作用，並在濺射毯之上形成了厚度大約1米的月壤。測月雷達對次表層深達近400米的地下結構進行了探測，其中低頻和高頻雷達分別獲得了深部和淺部的地質結構信息，共識別出7個主要地質界面。綜合區域地質分析，本文對這些界面的性質進行了分析，首次揭示了雨海紀（39-32億年）和埃拉托欣紀（32-15億年）多次玄武岩及火山碎屑岩對雨海的充填事件，以及多個火山事件間隔期形成的月壤層等（圖2）。這一成果顯示，雨海經歷的火山事件和撞擊改造及空間風化事件異常複雜，需要重新思考月球的火山地質與熱演化歷史。

這項成果由中國地質大學（武漢）、澳門科技大學、中國科學院電子所和中科院國家天文台等單位共同完成。

據悉，這是我國嫦娥探月工程實施以來，首次在國際頂級學術期刊上發表的科學成果，展示了我國在載荷研製、工程實施、數據處理和月球科學研究方面的高水平。

論文第一作者，中國地質大學（武漢）肖龍教授及其團隊成員認為，這次報導的只是初步成果，對本文中識別出的多次月海玄武岩充填事件及形成的熔岩和火山碎屑岩的厚度，成分探測數據的分析和確認，多個月壤層對應的空間風化速率，“龍岩”露頭上粗粒結構的形成條件和成因，月海記錄的熱演化歷史等，都在繼續研究中。這些問題的解決，將進一步提升月球科學的研究水平。同時，通過與以往陸區的對比研究，將對不同區域表層月壤的厚度和性質等提供有效制約，對嫦娥五號采樣點的選擇提供重要參考。