中国探月工程:嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车进入第十八月夜,科学成果揭示着陆区月壤成分和成熟度

2020/06/14 |编辑| 【大 中 小】 【关闭】

来源:中国探月工程公众号

    嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车分别于5月29日17时和7时15分结束第十八月昼工作,按地面指令完成月夜模式设置,进入月夜休眠。

    在第十八月昼期间,“玉兔二号”为天问一号让路,配合我国首次火星探测任务地面深空测控站的适应性改造,“玉兔二号”搭载的科学载荷并未开机,原地待命。在通信能力受限的情况下,嫦娥四号着陆器上仅有月表中子与辐射剂量探测仪开机进行了常规探测。目前,深空测控站的改造工程已接近尾声,待完成后,将为计划7月开展的火星探测和嫦娥四号工程后续科学探测工作提供更稳定、更强大的支持。

    “玉兔二号”虽然在本月昼没有移动,但地面科学团队继续对已获取的科学数据进行深度研究分析,不断取得新的科学成果和科学发现。中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室芶盛博士,中科院比较行星学卓越创新中心及类地行星先导专项骨干成员、中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室邸凯昌研究员、岳宗玉研究员及其合作者,利用玉兔二号就位测量光谱数据,开展了嫦娥四号着陆区月壤矿物成分分析和太空风化效应研究,探讨了月壤来源和月壤成熟度。

    月球背面的南极-艾特肯盆地(South Pole-Aitken Basin)是已知太阳系最大、最深和最古老的撞击盆地,并可能暴露月幔物质,为探测月球深部物质提供了天然窗口。2019年1月3日,嫦娥四号成功在此区域着陆(图 1),实现了人类探测器首次月背软着陆和巡视探测。

图1 嫦娥四号着陆区背景图

    截至2020年5月29日,嫦娥四号探测器已在月背高效工作18个月昼,“玉兔二号”月球车累积行走447.68米,并获得了大量的科学探测数据。其中,红外成像光谱仪获取的月壤高光谱图像及红外光谱数据,支撑科学团队获取了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。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。该团队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。研究成果以“Forsteritic olivine and magnesium-rich orthopyroxene materials measured by Chang'e-4 rover”为题发表于《Icarus》。

图3 LE303站点就位测量光谱分析结果

    该团队还发现主要源于芬森撞击坑溅射物的月壤发育成熟。与嫦娥三号着陆区未成熟月壤相比,嫦娥四号着陆区月壤中亚微观金属铁含量随月球车与着陆器距离远近并未产生明显变化,说明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。研究成果以“In situ spectral measurements of space weathering by Chang'e-4 rover”为题发表于《Earth and Planetary Science Letters》。