中國玉兔號月球車探地雷達，帶我們了解月球背面地質(zhì)構(gòu)造

從好奇號，到毅力號、祝融號、嫦娥玉兔……人類行星際探索，正在進行中！

“毅力號”和“祝融號”是過去十年中部署發(fā)射的第五和第六輛行星漫游車。

在這張圖像中,水星呈現(xiàn)出美麗的新月形，這是信使號太空船從水星南半球上空掠過時拍攝到的。在左邊，一條分界線，劃分出星球的晝與夜。右部是陽光照射的一邊，使水星和黑暗的太空區(qū)分開。（圖片來源：美國宇航局/約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室/華盛頓卡內(nèi)基研究所）

伊拉克利斯·吉安納基斯，阿伯丁大學(xué)地球科學(xué)講師。

在發(fā)射七個月后，在2021年2月18日，美國“毅力號”漫游車成功地登陸火星。這次登陸，是2020火星任務(wù)的一部分，全世界數(shù)百萬人觀看直播，引發(fā)了全球?qū)μ仗剿鞯男屡d趣。隨后不久，中國的“天問一號”也完成它的火星任務(wù)，任務(wù)使用的裝備包括：一艘星際飛船、著陸器、和“祝融號”火星車。

“毅力號”和“祝融號”是過去十年中部署發(fā)射的第五和第六輛行星漫游車。第一輛，是美國的“好奇號”，于2012年登陸火星。接著，是中國的三次“嫦娥”登月任務(wù)。

2019年，“嫦娥四號”著陸器及其“玉兔二號”探測車，是第一次降落在月球永久背向地球一面的人造物體。這是行星際探索的一個重要里程碑?？梢哉f，它與1968年的阿波羅8號任務(wù)同等重要，因為這是人類首次看到月球背面的狀況。

“玉兔二號”月球車，使用探地雷達（GPR）的捕獲數(shù)據(jù)，為了分析這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們研發(fā)了一種工具，可以比以前更好地，探測月球表面下的深處地層。該工具還能讓我們了解月球的形成演化過程。

月球背面，不僅因其有趣的地質(zhì)構(gòu)造而有很高的研究價值，而且這隱蔽的一面完全不受人類活動產(chǎn)生的電磁干擾影響，是未來考慮建造射電望遠鏡的理想場所。

探地雷達

自21世紀初以來，軌道飛行器雷達已被用于行星際科學(xué)，但最近中國和美國探測車任務(wù)，是第一次在行星實地現(xiàn)場使用探地雷達。這種創(chuàng)新的雷達，成為未來行星際任務(wù)的科學(xué)有效載荷的一部分，用于繪制著陸場地地表下的地形圖，并能揭示地表下正在發(fā)生的狀況。

探地雷達還能關(guān)注行星土壤類型及其地下層，檢索它們的重要信息。這些信息可以揭示該星球某個區(qū)域的地質(zhì)演化過程，甚至能幫助我們評估其地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為未來建設(shè)行星基地和研究站做好準(zhǔn)備。

“毅力號”和“祝融號”目前正在進行火星探測工作，第一批探地雷達圖像，預(yù)計將于2022年發(fā)布。但第一批獲得的現(xiàn)場探地雷達數(shù)據(jù)，是來自中國的“嫦娥”三號、四號和五號月球任務(wù)，用于考查月球背面的地表結(jié)構(gòu)，并提供有關(guān)該地區(qū)地質(zhì)演化的寶貴信息。

不過，盡管探地雷達有很多優(yōu)點，但它的一個主要缺點，是無法檢測出邊界平滑漸變的層。這意味著，從一層到另一層的逐漸變化不能被發(fā)現(xiàn)，會給人一種錯誤的印象，即地表下層由均質(zhì)塊體組成。而實際上，可能是一個更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，代表著完全不同的地質(zhì)歷史。

我們的團隊開發(fā)了一種新方法，能夠利用隱藏的巨石的雷達信號特征，探測這些地層。這一新開發(fā)的工具，已被用于處理“嫦娥四號”的“玉兔二號”月球車獲取的探地雷達數(shù)據(jù)，該月球車停泊在月球背面南極艾特肯盆地中部的馮·卡門撞擊坑。

艾特肯盆地是已知月球上最大、最古老、最深的隕石坑，據(jù)信是由流星體撞擊形成的，流星體撞擊穿透了月球地殼，并從頂部地幔（其正下方的內(nèi)層）抬升了物質(zhì)。我們的探測工具在月球地表的33英尺（10米）處發(fā)現(xiàn)了一個以前看不見的層狀結(jié)構(gòu)，之前被認為是一個同質(zhì)塊。

利用該方法，我們可以更精確地估算月壤表層深度；同時，可確定月壤地基的穩(wěn)定性和強度，以便未來建立月球基地和研究站。

這一新發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜層狀結(jié)構(gòu)還表明，小隕石坑更為重要，在隕石撞擊沉積的物質(zhì)，以及月球隕石坑的整體演化，這些方面的貢獻可能比以前認為的要大得多。

這意味著，我們將對這個地球衛(wèi)星的復(fù)雜地質(zhì)歷史有更連貫的了解，并使我們能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測月球地表下的情況。

BY: Iraklis Giannakis

FY: 椒椒

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