中大新聞網(wǎng)訊（通訊員張領(lǐng)）近日，地球科學(xué)與工程學(xué)院張領(lǐng)副教授團(tuán)隊(duì)利用“玉兔二號(hào)”月球車(chē)搭載的探月雷達(dá)數(shù)據(jù)，首次全方面展示了一個(gè)位于月球背面的埋藏撞擊坑的地下結(jié)構(gòu)全貌。這項(xiàng)研究為理解月球撞擊坑的地下響應(yīng)機(jī)制提供了直接證據(jù)，同時(shí)為南極-艾特肯盆地內(nèi)的撞擊年代和撞擊物的起源提供了新的限制。相關(guān)成果在國(guó)際頂級(jí)地學(xué)期刊《Earth and Planetary Science Letters》上發(fā)表。
撞擊坑是月球表面最普遍、最顯著的地質(zhì)特征，它們是太陽(yáng)系早期劇烈碰撞歷史的忠實(shí)記錄者。長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)月球撞擊坑的研究多依賴(lài)于表面形貌分析和數(shù)值模擬，但對(duì)于撞擊事件如何在月表之下改造巖層，一直缺乏直接的觀(guān)測(cè)證據(jù)。嫦娥四號(hào)任務(wù)的著陸區(qū)位于月球背面南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門(mén)撞擊坑（圖1），為深入研究月球的早期地質(zhì)歷史和撞擊內(nèi)部響應(yīng)結(jié)果提供了絕佳的條件。
圖1 嫦娥四號(hào)著陸區(qū)及該區(qū)域主要地質(zhì)事件的時(shí)間序列。
為深入剖析月球撞擊事件，張領(lǐng)副教授及其合作研究團(tuán)隊(duì)利用中國(guó)嫦娥四號(hào)任務(wù)“玉兔二號(hào)”月球車(chē)搭載的探月雷達(dá)，對(duì)長(zhǎng)達(dá)65個(gè)月球日、總計(jì)約1600米的巡視路徑所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合分析。利用其高、低頻雙通道，實(shí)現(xiàn)了從淺到深、清晰連貫的地下結(jié)構(gòu)成像（圖2、圖3）。
圖2 高頻探月雷達(dá)處理結(jié)果。
圖3 低頻探月雷達(dá)處理結(jié)果。
探月雷達(dá)結(jié)果顯示，在著陸區(qū)下方，掩埋著一個(gè)完整的古老埋藏撞擊坑。該撞擊坑直徑達(dá)484米，其引發(fā)的地下結(jié)構(gòu)特征延伸至215米深處。通過(guò)綜合分析，研究團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了一個(gè)包含12層的地層結(jié)構(gòu)（圖3），揭示了由月壤、古月壤層、濺射沉積和玄武巖單元構(gòu)成的復(fù)雜地質(zhì)序列。更重要的是，這些雷達(dá)圖像首次提供了撞擊坑地下改造過(guò)程的原位證據(jù)，清晰識(shí)別出典型的撞擊坑地下特征，包括：改造區(qū)、放射狀坍塌、中央回彈和深部斷裂系統(tǒng)（圖2b）。在此基礎(chǔ)上，還根據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)的空間分布，重建了該撞擊坑的三維結(jié)構(gòu)（圖4）。
圖4 重建的隕石坑三維結(jié)構(gòu)及形態(tài)。
這項(xiàng)工作的意義不僅是首次為這一個(gè)埋藏于月背的撞擊坑繪制了一幅“三維肖像”，更重要的是，它為整個(gè)撞擊坑科學(xué)領(lǐng)域提供了關(guān)鍵的、前所未有的地下原位數(shù)據(jù)，為了解撞擊坑的內(nèi)部響應(yīng)提供了直接證據(jù)，為驗(yàn)證和改進(jìn)現(xiàn)有的撞擊動(dòng)力學(xué)模型提供了不可或缺的物理約束。嫦娥四號(hào)的探月雷達(dá)讓我們真正“看”到了月球古老地質(zhì)活動(dòng)留下的印記，“聽(tīng)”到了月球古老撞擊疤痕之下，來(lái)自?xún)|萬(wàn)年前的回響。
本論文第一作者為中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院張領(lǐng)副教授，合作者包括高銳院士和盧紹平教授等，以及吉林大學(xué)董新桐，澳門(mén)科技大學(xué)徐懿，香港大學(xué)錢(qián)煜奇等。
