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深圳大學研究團隊發現月球表面年齡與月壤內部非均勻性呈正相關

2022-05-19 15:28:17 來源：科技日報

如何了解神秘的月壤內部?我國科學家有了一雙“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部狀態的月面雷達數據，深圳大學深空與深地學科交叉研究團隊等研究人員首次發現，月球表面年齡與月壤內部非均勻性呈正相關。

論文第一作者、我國探月工程“嫦娥四號”任務科學研究核心團隊成員、深圳大學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部非均勻性的關系，其普適性涵蓋了月球幾乎所有月海區域。研究量化了月球背面月壤內部非均勻性的程度，為研究月球表層環境變化和資源探測奠定了重要基礎。相關成果近日發表于國際學術期刊《天文學與天體物理學》。

長期以來，月壤內部的非均勻性是困擾科學家們的難題。論文共同通訊作者、深圳大學土木與交通工程學院教授黃少鵬解釋，月球表面地質年齡不同的地區，月壤內部性質存在差異，體現為月壤物質成分和粗細結構分布不均勻。以往科學家用光學手段觀測月球表面的非均勻性，但光學手段不具備穿透性，因此月表以下月壤內部的非均勻性一直無人知曉。丁春雨表示，“嫦娥四號”任務攜帶的“玉兔二號”巡視器搭載的月球表面穿透雷達，就好似一部給月球做CT的儀器，可透視月球表層之下深數十米的物質，為研究月壤內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個晝夜約相當于地球一個月)行走約443.35米所探測的雷達數據。“由于無法直接從觀測數據中得到月壤內部非均勻性的參數，團隊構建了月壤層模型，通過模擬電磁波在月壤層模型中傳播，得到了模擬觀測數據。”丁春雨表示，模擬數據與實際觀測數據相似，表明月壤層模型符合實際月壤結構。

基于雷達模擬數據與觀測數據對比，研究團隊得到“嫦娥四號”和“嫦娥三號”著陸區月壤內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”著陸區月壤內部物質的聚集程度比“嫦娥三號”更高。

“嫦娥四號”和“嫦娥三號”著陸區月表地質年齡分別約為37億年和25億年，研究團隊多次討論后敏銳發現，月壤內部的非均勻性與月球表面地質年齡可能存在很強烈的關系。

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

“這項研究是團隊攻克月壤內部秘密的一部分。”黃少鵬說，“未來，我國月球探測任務將攜帶類似的雷達‘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單元的非均勻性提供更多可能。”(唐芳)

關鍵詞：深圳大學深空與深地學科交叉研究團隊嫦娥四號深圳大學高等研究院