中國科學院國家天文臺研究員李春來、蘇彥領導的科研團隊在我國月球深空探測領域取得重大發(fā)現(xiàn)。該團隊利用嫦娥四號玉兔二號月球車上搭載的測月雷達，揭示了月球背面著陸區(qū)域地下40米深度內(nèi)的地質(zhì)分層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)地下物質(zhì)由低損耗的月壤物質(zhì)和大小不同的大量石塊組成。這一研究成果對于了解撞擊過程對月表的改造、火山活動規(guī)模與歷史等具有重要意義。
 　　北京時間2019年1月3日，嫦娥四號探測器在月球背面最古老且最大的南極–艾特肯(South Pole–Aitken)盆地內(nèi)的馮卡門(Von Kármán)撞擊坑底部成功著陸。馮卡門撞擊坑形成于前酒海紀，中心位置為44.45°S, 176.3°E，直徑約為186千米?？觾?nèi)地形相對平坦，坑底被玄武巖填充，玄武巖表面相當一部分區(qū)域被周邊大型撞擊坑的濺射物所覆蓋，并廣泛分布著二次撞擊坑。
 　　登陸月球后，測月雷達就像給月球做B超一樣，能將月壤厚度及淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)等窺視得一清二楚。不過它不是定點探測，而是“移動辦公”。
 　　當月球車移動時，測月雷達以收發(fā)天線共偏移點的方式工作，通過發(fā)射天線往月面下發(fā)射脈沖電磁波信號，電磁波信號在月壤或月巖中遇到分層等介電常數(shù)不連續(xù)的目標時會發(fā)生后向反射和散射，形成回波，被接收天線接收?？茖W家只需對接收到的回波信號進行處理，就可獲得一幅地下目標的剖面圖像。獲得的連續(xù)剖面圖像的縱坐標為電磁波的雙程傳播時間，橫坐標為巡視器移動的距離。電磁波的傳播速度確定后，探測深度就可由雙程傳播時間計算出來。
 　　根據(jù)獲得的物性參數(shù)和雷達圖像，沿著月球車行走的106米的路徑，在深度40米的范圍內(nèi)，識別出了三個不同次表層地層單元。第一單元為從月球表面到地下12米的細粒月壤，內(nèi)嵌有少量石塊，此月壤層形成于多個撞擊坑互疊的濺射物之上，這些濺射物可能來自周邊的芬森(Finsen)和馮卡門 L撞擊坑等。第二單元從地下12米到24米，這是雷達圖像上回波強度最大的區(qū)域，表明內(nèi)部存在大量的石塊，甚至形成了碎石層和碎石堆，說明濺射物的沉積不僅僅是地毯式的鋪散，也會伴隨著物質(zhì)之間的剪切、混合、挖掘以及二次撞擊坑結(jié)構(gòu)擾動等復雜的地質(zhì)過程。第三單元從地下24米到40米，雷達回波明暗交替變化，是不同時期、更古老的濺射物的沉積和風化產(chǎn)物。深度40米以下雷達信號微弱，高頻通道雷達信號已無法推斷其物質(zhì)特性。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)歷史，推測在嫦娥四號著陸點附近，完整的月海玄武巖覆蓋在月表以下大于40米的深度。
 　　測月雷達由發(fā)射機、天線、電控箱(含接收機、控制器)等幾部分組成，包含兩個通道，兩通道的天線均為收發(fā)分置形式。第一通道發(fā)射天線和接收天線安裝于月球車后部的頂板下側(cè)，第二通道天線安裝于月球車底部的底板下側(cè)。
 　　這項研究工作通過嫦娥四號測月雷達的直接就位測量，獲得了月球背面地下淺層的第一張雷達圖像、月表下物質(zhì)的特性參數(shù)，以及濺射物內(nèi)部地層序列。人類首次揭開了月球背面地下結(jié)構(gòu)的神秘面紗，極大地提高了人們對月球撞擊和火山活動歷史的理解，并為月球背面的地質(zhì)演化研究帶來新的啟示。
 　　資料來源：國家天文臺、中國科學報