科學成果揭示著陸區月壤成分和成熟度
文(wen)章來源：中國航(hang)天科技集團有限公司 發布時間：2021-06-03
嫦(chang)娥四(si)號(hao)著陸(lu)器和“玉兔二號(hao)”月球車(che)分別(bie)于5月29日17時和7時15分結束(shu)第十(shi)八月晝工(gong)作，按地面指令(ling)完成月夜模(mo)式設(she)置，進入(ru)月夜休眠。
在(zai)第十(shi)八月晝期間，“玉兔二(er)號(hao)”為(wei)天問一號(hao)讓路，配合我國首(shou)次火(huo)星探(tan)(tan)測任務地面深空測控(kong)站(zhan)(zhan)的(de)(de)適(shi)應性改造(zao)，“玉兔二(er)號(hao)”搭載的(de)(de)科(ke)(ke)學載荷并未開機(ji)，原地待命。在(zai)通信能力受限的(de)(de)情況(kuang)下，嫦(chang)娥四號(hao)著陸器(qi)上僅有月表中子與(yu)輻射劑量探(tan)(tan)測儀開機(ji)進行了常規探(tan)(tan)測。目前，深空測控(kong)站(zhan)(zhan)的(de)(de)改造(zao)工(gong)(gong)程已接近尾聲，待完成后(hou)，將為(wei)計(ji)劃7月開展的(de)(de)火(huo)星探(tan)(tan)測和嫦(chang)娥四號(hao)工(gong)(gong)程后(hou)續科(ke)(ke)學探(tan)(tan)測工(gong)(gong)作提供更(geng)穩定、更(geng)強大(da)的(de)(de)支持(chi)。
“玉(yu)兔二號”雖然在本(ben)月晝(zhou)沒(mei)有移(yi)動(dong)，但(dan)地面科(ke)(ke)學團隊繼續對已獲(huo)取的科(ke)(ke)學數據(ju)進行(xing)深(shen)度研究分析，不斷取得新(xin)(xin)的科(ke)(ke)學成(cheng)果和科(ke)(ke)學發現(xian)。中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)科(ke)(ke)學院(yuan)空天(tian)信息(xi)創新(xin)(xin)研究院(yuan)遙感科(ke)(ke)學國(guo)(guo)家重(zhong)點(dian)實驗室(shi)芶(gou)盛博(bo)士，中(zhong)(zhong)科(ke)(ke)院(yuan)比(bi)較(jiao)行(xing)星(xing)學卓越創新(xin)(xin)中(zhong)(zhong)心及類地行(xing)星(xing)先導專項骨干(gan)成(cheng)員、中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)科(ke)(ke)學院(yuan)空天(tian)信息(xi)創新(xin)(xin)研究院(yuan)遙感科(ke)(ke)學國(guo)(guo)家重(zhong)點(dian)實驗室(shi)邸凱昌研究員、岳(yue)宗玉(yu)研究員及其合作(zuo)者，利用玉(yu)兔二號就位測量光譜數據(ju),開展了嫦娥四號著(zhu)陸區月壤礦物成(cheng)分分析和太空風化效應研究，探討了月壤來源和月壤成(cheng)熟度。
月球背(bei)面的(de)南(nan)極-艾特肯盆地（South Pole-Aitken Basin）是(shi)已(yi)知太(tai)陽系(xi)最(zui)大、最(zui)深(shen)和最(zui)古老(lao)的(de)撞擊盆地，并可能暴(bao)露月幔物質(zhi)(zhi)，為探測月球深(shen)部物質(zhi)(zhi)提供了天(tian)然窗口。2019年1月3日(ri)，嫦娥四號成(cheng)功在(zai)此區域著(zhu)陸（圖 1），實現了人類探測器首次(ci)月背(bei)軟著(zhu)陸和巡視探測。
圖 1. 嫦娥四號著陸區背景圖
截至2020年5月(yue)(yue)(yue)29日，嫦娥四號(hao)探(tan)測(ce)器已在(zai)月(yue)(yue)(yue)背(bei)高效工作(zuo)18個月(yue)(yue)(yue)晝(zhou)，“玉兔二號(hao)”月(yue)(yue)(yue)球車累積行(xing)走(zou)447.68米(mi)，并(bing)獲得了大(da)量的科學(xue)探(tan)測(ce)數據。其(qi)中，紅(hong)外(wai)成像光(guang)譜儀獲取的月(yue)(yue)(yue)壤(rang)(rang)高光(guang)譜圖像及紅(hong)外(wai)光(guang)譜數據，支撐科學(xue)團(tuan)隊獲取了著陸區(qu)月(yue)(yue)(yue)壤(rang)(rang)的精細光(guang)譜（圖 2），為(wei)月(yue)(yue)(yue)壤(rang)(rang)的礦物(wu)組成和太空風化(hua)等研(yan)究提供科學(xue)探(tan)測(ce)數據，推動人類對著陸區(qu)月(yue)(yue)(yue)壤(rang)(rang)演化(hua)的研(yan)究和認(ren)識。
圖 2. 紅外成像光譜儀前九月晝獲取的光譜
光(guang)譜分析表明著陸(lu)區(qu)(qu)月壤(rang)含有富鎂(mei)橄欖石和富鎂(mei)斜(xie)方輝(hui)石礦物(wu)(wu)(wu)(wu)（圖 3），二者(zhe)相(xiang)對含量基本(ben)相(xiang)等。地形特征(zheng)分析表明著陸(lu)區(qu)(qu)月壤(rang)主(zhu)要(yao)來(lai)自芬(fen)森(sen)(sen)（Finsen）撞擊坑(keng)濺射物(wu)(wu)(wu)(wu)。該(gai)團隊(dui)根據鎂(mei)鐵質礦物(wu)(wu)(wu)(wu)成分和芬(fen)森(sen)(sen)撞擊坑(keng)空(kong)間(jian)位置，進一步(bu)分析認(ren)為著陸(lu)區(qu)(qu)月壤(rang)可能(neng)來(lai)源自南極艾(ai)肯盆地撞擊事件(jian)形成的(de)撞擊熔融分異物(wu)(wu)(wu)(wu)或一套富鎂(mei)巖石。研(yan)究成果以“Forsteritic olivine and magnesium-rich orthopyroxene materials measured by Chang'e-4 rover”為題發表于《Icarus》。
圖 3. LE303站點就位測量光譜分析結果
該團隊還發現主要源于芬森撞擊坑濺射物的月壤發育成熟。與嫦娥三號著陸區未成熟月壤相比，嫦娥四號著陸區月壤中亞微觀金屬鐵含量隨月球車與著陸器距離遠近并未產生明顯變化，說明嫦娥四號著陸區月壤的快速形成過程充分混合了最表層已高度成熟的月壤。研究成果以“In situ spectral measurements of space weathering by Chang'e-4 rover”為題發表于《Earth and Planetary Science Letters》。
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