我國科學(xué)家利用嫦娥一號數(shù)據(jù)研究月球

千百年以來，月球激發(fā)著人類美妙的想象，人類對于月球的探索從未止步。隨著科學(xué)家對月球的深入研究，月球的面紗正在被人類慢慢揭開。月球極地水冰是否存在？月球是否是一個“死”的星球？從11 月25 日舉行的中國科協(xié)科技期刊與媒體見面會上獲悉，隨著中國“嫦娥”一號的成功發(fā)射，中國科學(xué)家正在利用“嫦娥”一號傳回的數(shù)據(jù)對這些問題進(jìn)行深入研究。

月球上發(fā)現(xiàn)年輕的構(gòu)造運(yùn)動

現(xiàn)今的月球一直被認(rèn)為是不存在構(gòu)造運(yùn)動或火山活動，最近，來自中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）和巴黎地球物理研究所的肖智勇、曾佐勛等研究人員在月球上年輕的撞擊坑內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一些可能正在活動的斷層。研究成果于2010 年11 月發(fā)表在《中國科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》第11 期（“嫦娥”一號專題）上。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為月球科考注入了新的活力。

研究人員利用近期的月球探測計(jì)劃的科學(xué)載荷，例如中國的“嫦娥”一號（Chang'e-1）的CCD 相機(jī)、日本的月球女神地形相機(jī)（Kaguya TC）、美國的月球勘測軌道飛行器相機(jī)(Lunar Reconnaissance Orbiter Camera，LROC)，選定了月球上的哥白尼(Copernicus)、阿里斯塔克(Aristarchus)、第谷(Tycho)、開普勒(Kepler)和杰克森(Jackson)等5 個大型哥白尼紀(jì)撞擊坑進(jìn)行研究，通過校正和審查這些高達(dá)0.5 米/像素的相片數(shù)據(jù)，并與其他航天器數(shù)據(jù)對比。研究人員發(fā)現(xiàn)：年輕的大型撞擊坑底部發(fā)育有大量的小型鏈狀坑構(gòu)造以及具有輻射狀裂隙的似月海穹窿構(gòu)造。這些小型裂隙在形態(tài)上與學(xué)術(shù)界對鏈狀坑斷裂成因的物理模擬結(jié)果非常類似，并且在不同年代的撞擊坑內(nèi)，這些小型鏈狀坑的形態(tài)和規(guī)模是不完全一致的。這為鏈狀坑構(gòu)造的斷裂活動論提供了強(qiáng)有力的支撐。月海穹窿一致被認(rèn)為是月球上的巖漿侵入造成的，在哥白尼紀(jì)撞擊坑底部也存在類似的穹窿構(gòu)造，且周圍常一定的輻射狀裂隙，這是地球上常常可以看見的構(gòu)造模式。

研究人員對這些構(gòu)造地形的成因模式提出了解釋的模型，月球上的年輕的撞擊坑內(nèi)代表了月球上最活躍的地質(zhì)區(qū)域，大型撞擊引起的熔融層或者是先前存在的下伏巖漿房與撞擊產(chǎn)生的斷裂作用會形成這些小型的鏈狀坑和穹窿構(gòu)造等。也就是說，當(dāng)今的月球可能不完全是“死”的，有些小型的構(gòu)造活動可能依然存在。這項(xiàng)研究將為后續(xù)的各種月球計(jì)劃提供基本的科學(xué)參考，對了解地月系統(tǒng)的演化有重要的啟示意義。

月球極地水冰是否存在？

月球極地水冰存在與否、存在形式和存在數(shù)量等科學(xué)問題，是當(dāng)前月球科學(xué)研究的重要目標(biāo)之一。2009 年10 月9 日, 美國半人馬座火箭和衛(wèi)星相繼撞擊月球南極Cabeus 撞擊坑, 證實(shí)了月球極地水冰的存在，但對其含量、分布范圍等的研究還有爭議。極地水冰的存在會改變極地月壤的介電常數(shù)，而被動微波具有一定的穿透性，微波輻射計(jì)是獲取介質(zhì)介電常數(shù)的最有效的工具。

吉林大學(xué)孟治國博士、陳圣波教授和克克瓦米·恩克魯瑪科技大學(xué)Edward 研究員利用“嫦娥”一號衛(wèi)星微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)，對月球極地水冰含量問題開展了研究，該項(xiàng)研究成果《基于嫦娥一號衛(wèi)星微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)的月球Cabeus 撞擊坑水冰含量研究》發(fā)表在《中國科學(xué)：物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué)》2010 年第11 期上。據(jù)了解，中國“嫦娥”一號探月衛(wèi)星搭載有四波段微波輻射計(jì)，用以獲取月表亮溫分布、研究月壤厚度和極地水冰等。

通過被動微波輻射傳輸模擬和 “嫦娥”一號衛(wèi)星微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)的研究，結(jié)果表明，月壤、冰的介電常數(shù)以及微波輻射計(jì)的精度對反演結(jié)果影響很大, 高精度月壤數(shù)據(jù)的獲取是得到高質(zhì)量體積含冰量信息的關(guān)鍵。研究還建立了月壤體積含冰量與微波輻射亮溫的關(guān)系，并根據(jù) “嫦娥”一號衛(wèi)星獲取的微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)，查找反演得到Cabeus撞擊坑地區(qū)的水冰含量約為2.8%。該項(xiàng)研究的研究方法和研究成果為月球極地水冰研究提供了一種新思路，對未來月球極地水冰研究具有一定的應(yīng)用價值。