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　　和“玉兔二號(hào)”一起“爬山”的雷達(dá)發(fā)回了令人振奮的數(shù)據(jù)。
　　中國(guó)科學(xué)家基于“玉兔二號(hào)”前3個(gè)月晝探測(cè)數(shù)據(jù)，獲得月球背面著陸區(qū)月壤和淺層結(jié)構(gòu)的重要發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)，翻開了月球演化“日記”的全新一頁(yè)。9月7日，這項(xiàng)研究成果在《自然—天文》上發(fā)表。
　　月球的淺層結(jié)構(gòu)記錄了大型撞擊事件和巖漿噴發(fā)的次數(shù)、規(guī)模以及它們之間的時(shí)序關(guān)系，是寫下月球30多億年演化故事的天然“日記本”。但迄今為止，人類對(duì)其認(rèn)識(shí)仍十分有限，它猶如等待探索的“隱秘角落”。
　　30多億年演化的“日記本”
　　月球的演化與小行星撞擊密不可分，科學(xué)家試圖分析月球淺層結(jié)構(gòu)獲得小行星撞擊歷史。
　　科學(xué)家已經(jīng)了解，小天體撞擊是地球早期演化的重要驅(qū)動(dòng)力，但長(zhǎng)期地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)抹除了其早期演化的大部分痕跡，因此了解地球的早期演化歷史十分困難，而月球上較好地保留了這些記錄。
　　論文通訊作者、中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所（以下簡(jiǎn)稱地質(zhì)地球所）研究員林楊挺向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹：“月球質(zhì)量較小，很早就停止了內(nèi)部活動(dòng)，因此月表的撞擊坑及撞擊坑濺射物堆積剖面是了解月球30多億年演化歷史的很好視角，也可以為我們認(rèn)識(shí)地球的早期演化提供重要參考。”
　　科學(xué)家曾為小行星撞擊假設(shè)出一幅幅“高能畫面”。例如，月表物質(zhì)被“撞”出來并向四周拋射，在近距離形成連續(xù)的濺射毯，在遠(yuǎn)距離形成不連續(xù)的濺射條紋。一些大型撞擊事件還可能引起火山噴發(fā)，形成玄武巖與濺射堆積物的互層結(jié)構(gòu)。
　　月球表面遭受普遍和強(qiáng)烈的小行星撞擊改造，因此月表物質(zhì)是不同撞擊事件濺射物的混合。濺射物的石塊大小和堆積厚度又與撞擊事件的規(guī)模和距離相關(guān)。也就是說，月球淺層結(jié)構(gòu)原封不動(dòng)地記錄下了小行星撞擊的“畫面”，形成一本星球演化的天然“日記”。
　　“黑科技”助力
　　上世紀(jì)70年代以來，美國(guó)“阿波羅計(jì)劃”通過在月表鉆取月壤樣品及月震儀探測(cè)等方式，嘗試“看清”月球淺層結(jié)構(gòu)。但鉆孔樣品深度僅2米且鉆孔位置有限；月震波的方法的空間分辨率較低，難以識(shí)別月球淺層的精細(xì)結(jié)構(gòu)。即使結(jié)合月震波、微波、地形地貌及小撞擊坑濺射物光譜分析等多種方法，也只能間接獲取一些粗略特征。
　　2019年1月，嫦娥四號(hào)探測(cè)器懷抱“玉兔二號(hào)”抵達(dá)月球背面南極—艾肯盆地中的馮·卡門撞擊坑，實(shí)現(xiàn)人類首次月球背面軟著陸，隨即開展了就位探測(cè)和巡視探測(cè)。
　　為探測(cè)人類向往已久的月表淺層結(jié)構(gòu)，“玉兔二號(hào)”搭載了足夠先進(jìn)的“黑科技”——測(cè)月雷達(dá)。雷達(dá)由2個(gè)頻率通道組成，其中高頻通道探測(cè)深度約50米，用于探測(cè)月壤及其下伏濺射物的高分辨結(jié)構(gòu)，低頻通道探測(cè)深度可達(dá)約500米，用于探測(cè)可能存在的厚層狀濺射角礫巖層和玄武巖層等結(jié)構(gòu)。
　　在此之前，作為“玉兔二號(hào)”的“前輩”，嫦娥三號(hào)依靠測(cè)月雷達(dá)開展了“邊走邊探”的工作，完成了首幅月球淺層結(jié)構(gòu)剖面圖，揭示了嫦娥三號(hào)著陸區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)演化過程，并發(fā)現(xiàn)了一種新的巖石類型?；谶@些發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家揭示了該區(qū)域的火山活動(dòng)歷史。
　　3個(gè)月晝的數(shù)據(jù)
　　2019年3月13日，“玉兔二號(hào)”完成3個(gè)月晝工作，進(jìn)入第三個(gè)月夜，累計(jì)行走163米。
　　收到數(shù)據(jù)后，科研團(tuán)隊(duì)和載荷研制團(tuán)隊(duì)立即投入到研究工作中。作為論文3位共同第一作者之一，地質(zhì)地球所研究員張金海負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院研究員周斌為測(cè)月雷達(dá)設(shè)計(jì)師、負(fù)責(zé)厘定原始數(shù)據(jù)，澳門科技大學(xué)助理教授祝夢(mèng)華則負(fù)責(zé)撞擊坑模擬。
　　經(jīng)過地質(zhì)解譯，“玉兔二號(hào)”所到之處的淺層結(jié)構(gòu)剖面清晰地展現(xiàn)在科學(xué)家面前。著陸區(qū)的淺層結(jié)構(gòu)由上往下分為3個(gè)基本單元：?jiǎn)卧?總厚度130米，為臨近多個(gè)撞擊坑的濺射物堆積和底部的玄武巖角礫層；單元2總厚度約110米，為多次噴發(fā)的玄武巖層；單元3總厚度不小于200米，則為著陸區(qū)北部的萊布尼茲撞擊坑的濺射物。同時(shí)，高頻雷達(dá)信號(hào)揭示了單元1上部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，最頂層30多米厚的物質(zhì)主要是來自芬森撞擊坑的拋射物。
　　這表明，“玉兔二號(hào)”探測(cè)的月面物質(zhì)并不是充填馮·卡門撞擊坑底的玄武巖，而來自芬森撞擊坑。同時(shí)，雷達(dá)剖面還揭示，著陸區(qū)經(jīng)歷了多期次的撞擊濺射堆積和多期次玄武巖漿噴發(fā)充填。這些新發(fā)現(xiàn)對(duì)于認(rèn)識(shí)月球南極—艾肯盆地的演化具有重要意義，對(duì)于月球內(nèi)部物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的后續(xù)探測(cè)和研究有重要的指導(dǎo)作用。
　　研究人員表示，期待后續(xù)探月工程能搜集到更多來自月球背面“隱秘角落”的信息，以幫助科學(xué)家完整解密“月球日記”。
　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41550-020-1197-x
　?。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2020-09-09 第1版 要聞）