嫦娥四号迎来第二十月昼——科学成果揭秘冯·卡门撞击坑地下结构

嫦娥四号迎来第二十月昼——科学成果揭秘冯·卡门撞击坑地下结构
2020年07月16日 15:26 尬聊科技史记

天是太空与您相伴

的【第814

7月14日12时53分,在月球背面的“玉兔二号”率先醒来,第二天清晨5时48分,嫦娥四号着陆器也顺利唤醒。截至7月16日,嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车已度过560个地球日,两器的顺利唤醒预示着第二十月昼的工作又将有条不紊地展开。

在本月昼工作期,着陆器搭载的月表中子及辐射剂量探测仪、低频射电频谱仪将按计划开机工作。根据前期获取的月面影像数据,“玉兔二号”月球车将继续向北方、向玄武岩或反射率较高的撞击坑区域行进,全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪、中性原子探测仪等科学载荷同步开展科学探测任务,相关成果也将及时发布。

雷达数据揭秘冯·卡门撞击坑地下结构

相关科技工作者通过分析嫦娥四号雷达数据,发现着陆区一代多层地下结构,并结合仿真模型和相关地质分析,进一步证实冯·卡门撞击坑内部发生过多期岩浆填充事件。

“玉兔二号”在月球背面行驶期间,携带的两种频率测月雷达首次对月球背面地下浅表层结构进行科学探测。测月雷达第一通道中心频率为60MHz,探测深度可达数百米,分辨率为米级;二号通道中心频率为500 MHz,探测深度相对较浅为数十米,但分辨率更高,可用于观察着陆区月壤的精细结构。

图1 (a)中心频率为60MHz的雷达图像;(b)经过图像增强的结果(五层界面分别标记为ABCDE);(c)根据雷达图像得到的地质解译结果(包括0-35米由二通道雷达补充的数据)

科学家通过处理分析,获得了月表至地下35米深的地下结构,计算了月壤介电常数随深度的变化和雷达图像的特征,推测嫦娥四号着陆器的月壤层厚度约为11米,比嫦娥三号着陆区探测的月壤层更厚。可能因为嫦娥四号着陆区的表面年龄更古老,且当地较多的溅射物,使得风化速度更快。

通过测月雷达二号通道数据发现,着陆区浅表层结构可能分为三层,0-11米为细颗粒风化层,11-25米为粗粒溅射物层,26米以上的则为破碎的玄武岩层。科学家们又通过测月雷达一号通道数据分析后,获取了着陆区50-330米这一更深位置的地下分层结构,确定了五个层面位置,前四层为不同批次玄武岩之间的风化层,第五层及以下可能为大尺寸的溅射物层。雷达信号仿真也验证了这一模型的可能性。

图2(a)仿真模型,不同颜色为不同的介电常数;(b)仿真结果

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