3月15日來自中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)行星科學(xué)研究所的消息，2015年3月13日，國際頂級學(xué)術(shù)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(shù)據(jù)，我國科學(xué)家首次研究報(bào)道了雨海北部地區(qū)的地質(zhì)特征及其淺表層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對于探索月球的巖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，嫦娥三號著陸器攜帶“玉兔”月球車成功著陸在預(yù)定的區(qū)域。其中著陸器上搭載了降落相機(jī)、地形地貌相機(jī)、月基天文望遠(yuǎn)鏡和極紫外相機(jī)，“玉兔”號月球車上搭載了全景相機(jī)、測月雷達(dá)、紅外成像光譜儀和粒子激發(fā)X射線譜儀。月球車的主要任務(wù)是獲取行走路線沿途的地形地貌數(shù)據(jù)、月壤的成分?jǐn)?shù)據(jù)和測月雷達(dá)數(shù)據(jù)，完成月表形貌與地質(zhì)構(gòu)造和月表物質(zhì)成分調(diào)查，探測次表層地質(zhì)結(jié)構(gòu)等科學(xué)目標(biāo)。
這篇文章利用降落相機(jī)、全景相機(jī)和測月雷達(dá)獲得的探測數(shù)據(jù)，結(jié)合對以往月球環(huán)繞衛(wèi)星遙感影像和光譜數(shù)據(jù)的解譯，首次揭示了雨海北部的形貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)。該文的研究顯示，嫦娥三號著陸在一個(gè)直徑約為450米的年輕的撞擊坑邊緣，玉兔在這個(gè)撞擊坑的濺射毯上行走了約114米(圖1)，在歷經(jīng)兩個(gè)月晝(相當(dāng)于約28個(gè)地球日)的照相和雷達(dá)探測中，獲得了沿途高分辨率的影像和雷達(dá)探測數(shù)據(jù)。形貌分析和解譯表明，這個(gè)直徑為450米的撞擊坑形成于哥白尼紀(jì)，絕對年齡大約為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“龍巖”長約4米，高約1.5米，表面顯示粗粒結(jié)構(gòu)，可能是由粗粒的斜長石和/或輝石、橄欖石等礦物(集合體)構(gòu)成，與地球上的輝長巖較為相似，而顯著不同于以往阿波羅采集到的月海玄武巖樣品。
圖1.嫦娥三號著陸點(diǎn)及玉兔行走探測路線圖(直徑為450m的撞擊坑位于著陸點(diǎn)西邊約50米的位置，參見圖2)
該撞擊坑形成之后，月面受到了持續(xù)的隕石撞擊和空間風(fēng)化作用，并在濺射毯之上形成了厚度大約1米的月壤。測月雷達(dá)對次表層深達(dá)近400米的地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探測，其中低頻和高頻雷達(dá)分別獲得了深部和淺部的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，共識別出7個(gè)主要地質(zhì)界面。綜合區(qū)域地質(zhì)分析，本文對這些界面的性質(zhì)進(jìn)行了分析，首次揭示了雨海紀(jì)(39-32億年)和埃拉托欣紀(jì)(32-15億年)多次玄武巖及火山碎屑巖對雨海的充填事件，以及多個(gè)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(jīng)歷的火山事件和撞擊改造及空間風(fēng)化事件異常復(fù)雜，需要重新思考月球的火山地質(zhì)與熱演化歷史。
這項(xiàng)成果由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、澳門科技大學(xué)、中國科學(xué)院電子所和中科院國家天文臺等單位共同完成。
據(jù)悉，這是我國嫦娥探月工程實(shí)施以來，首次在國際頂級學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的科學(xué)成果，展示了我國在載荷研制、工程實(shí)施、數(shù)據(jù)處理和月球科學(xué)研究方面的高水平。
論文第一作者，中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)肖龍教授及其團(tuán)隊(duì)成員認(rèn)為，這次報(bào)道的只是初步成果，對本文中識別出的多次月海玄武巖充填事件及形成的熔巖和火山碎屑巖的厚度，成分探測數(shù)據(jù)的分析和確認(rèn)，多個(gè)月壤層對應(yīng)的空間風(fēng)化速率，“龍巖”露頭上粗粒結(jié)構(gòu)的形成條件和成因，月海記錄的熱演化歷史等，都在繼續(xù)研究中。這些問題的解決，將進(jìn)一步提升月球科學(xué)的研究水平。同時(shí)，通過與以往著陸區(qū)的對比研究，將對不同區(qū)域表層月壤的厚度和性質(zhì)等提供有效制約，對嫦娥五號采樣點(diǎn)的選擇提供重要參考。
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