深圳大学研究团队发现月球表面年龄与月壤内部非均匀性呈正相关

2022-05-19 15:28:17 来源：科技日报

如何了解神秘的月壤内部?我国科学家有了一双“透视眼”。

记者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记者，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。

“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。”(唐芳)

关键词：深圳大学深空与深地学科交叉研究团队嫦娥四号深圳大学高等研究院