深大人携手嫦娥四号 揭示冯卡门撞击坑月壤层的非均匀性及其成因

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中国探月工程嫦娥四号探测器为大家揭开了月球背面的神秘面纱,而深大人携手嫦娥四号揭示冯卡门撞击坑月壤层的非均匀性及其成因,为研究月球表层环境变化和资源探测,奠定了重要的基础。

近日,深圳大学深空与深地学科交叉研究团队利用人类首次在月球背面投送的玉兔二号月球车获得的月面雷达数据,揭示了嫦娥四号着陆区冯·卡门撞击坑月壤层的非均匀性及其成因,为研究月球表层环境变化和资源探测奠定了重要的基础。

研究成果以题为"Yutu-2 Radar Observation of the Lunar Regolith Heterogeneity at the Chang’E-4 Landing Site"发表于天文领域权威期刊Astronomy & Astrophysics(中科院天文与天体物理类一区Top期刊;影响因子:5.8)。深圳大学高等研究院为第一完成单位,高等研究院助理教授丁春雨是第一和共同通讯作者,土木工程与交通学院教授黄少鹏为共同通讯作者,人工智能与数字经济广东省实验室(深圳)副研究员熊思婷,吉林大学教授李静和中国科学院国家天文台研究员苏彦为合作者。

图1. 月球背面嫦娥四号着陆区位置及其周边地形(本文图片由深圳大学提供)

据悉,月壤内部的非均匀性长期以来是困扰科学家们的难题,如何量化表述月壤内部的特性是揭示月壤内部神秘面纱的一把密钥。在月球表面,不同地质年龄单元的月壤内部性质存在差异性。认识月壤内部的非均匀性,对于量化研究月壤内部的原位资源以及物理形成过程有着至关重要的作用。长期以来,月球表面的非均匀性主要由光学手段进行观测与研究,而月球表面之下的非均匀性,囿于光学手段不具备穿透性,月壤内部的非均匀性研究一直研究甚少。嫦娥四号着陆器及其携带的月球车玉兔二号于2019年1月3日在月球背面南极艾特肯盆地冯·卡门撞击坑(图1)软着陆,实现了人类历史上首次航天器在月球背面巡视勘察,玉兔二号搭载的月球表面穿透雷达为研究月壤内部的非均匀性提供了机会。

本研究的主要研究成果是量化了月壤内部非均匀的程度,以及量化分析了不同参数对随机月壤层建模的影响,揭示了嫦娥四号月壤内部非均匀性的演化模型(图2)。通过对嫦娥三号与嫦娥四号两个不同着陆区的对比分析。研究团队在国际上首次提出了月球表面不同地质单元年龄与非均匀长度的关系,它的普适性将适用于几乎全月球所有月海地区。这为研究月球表面不同地质单元月壤内部的非均匀性开启了新的视角,亦可为解译其他月球微波雷达(如Mini-SAR、Mini-RF等)观测数据提供有力的参考与支撑。

图2. 嫦娥四号月壤内部非均匀性演化模型

图3. 月壤内部非均匀结果

值得一提的是,本研究得到了国家自然科学基金(42004099)、中国科学院月球与深空探测重点实验室项目(LDSE202005)、深圳市发改委“月基探测研究设备购置”项目(No.2106-440300-04-03-901272)、深圳市自然科学面上项目(JCYJ20190808120005713)以及中国科协青年托举人才项目(2019QNRC001)的资助。

(原标题《深大人携手嫦娥四号 书写中国人的探月浪漫》)

(作者:深圳特区报记者 焦子宇)

编辑 黄泽霖 审读 韩绍俊 审核 曹亮 范锦桦

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