嫦娥四号着陆区月壤成熟度与太空风化

2021/07/13 |编辑|

    月球背面的南极艾肯盆地(South Pole-Aitken Basin)是目前太阳系已知最大、最深和最古老的撞击盆地。其形成过程可能剥除月壳并暴露月幔物质,为探测月球深部物质提供了天然的窗口。2019年1月3日,嫦娥四号探测器着陆在南极艾肯盆地内的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑底部(图 1),并部署了玉兔二号月球车开展就位探测,实现了人类探测器首次月背软着陆和和巡视探测。

图 1 嫦娥四号着陆区背景图


    截止2020年4月29日,玉兔二号已在月背工作17个月昼,累积行走424米,并获得了大量的就位探测数据,比如红外成像光谱仪获取的月壤高光谱图像及红外光谱数据。红外成像光谱仪如同一只敏锐的眼睛,能够接收到月壤散射或反射的太阳光,其工作波段(0.45~2.40微米)从可见光一直延伸到人眼无法察觉的红外范围。这使得红外成像光谱仪能够获取着陆区月壤的精细光谱(图 2),为月壤的矿物组成和太空风化等研究提供科学探测数据,推动人类对着陆区月壤演化的研究和认识。

图 2 红外成像光谱仪前九月昼获取的光谱


    光谱分析表明着陆区月壤含有富镁橄榄石和富镁斜方辉石矿物(图 3),二者相对含量基本相等。长石矿物的含量对划分岩石类型至关重要,但长石光谱在可见近红外光谱范围内的吸收特征往往被镁铁质矿物掩盖。地形特征分析表明着陆区月壤主要来自芬森(Finsen)撞击坑溅射物。本研究根据镁铁质矿物成分和芬森撞击坑空间位置,进一步分析认为着陆区月壤可能来源自南极艾肯盆地撞击事件形成的撞击熔融分异物或一套富镁岩石。

图 3 LE303站点就位测量光谱分析结果


    研究还发现嫦娥四号着陆区主要源于芬森撞击坑溅射物的月壤发育成熟。月壤中因太空风化作用产生的亚微观金属铁含量随玉兔二号月球车与着陆器距离的远近并未产生明显变化。这很可能是由于嫦娥四号着陆区月壤的快速形成过程充分混合了最表层已高度成熟的月壤。

 

附相关文章:


Gou, S., Z. Yue, K. Di, W. Wan, Z. Liu, B. Liu, M. Peng, Y. Wang, Z. He, R. Xu, 2020. In situ spectral measurements of space weathering by Chang'e-4 rover,Earth and Planetary Science Letters. 535, 116117.

Gou, S., K. Di, Z. Yue, Z. Liu, Z. He, R. Xu, B. Liu, M. Peng, W. Wan, Y. Wang, J. Liu, 2020. Forsteritic olivine and magnesium-rich orthopyroxene materials measured by Chang'e-4 rover,Icarus. 345, 113776.

   

备案序号:京ICP备05080539号-7
单位:中国科学院空天信息创新研究院行星制图与遥感实验室
地址:北京市朝阳区大屯路甲20号北
邮编:100101