我國科學家利用嫦娥一號數(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，中國科學家正在利用“嫦娥”一號傳回的數(shù)據(jù)對這些問題進行深入研究。

月球上發(fā)現(xiàn)年輕的構(gòu)造運動

現(xiàn)今的月球一直被認為是不存在構(gòu)造運動或火山活動，最近，來自中國地質(zhì)大學（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：物理學 力學 天文學》第11 期（“嫦娥”一號專題）上。這項發(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劃的科學載荷，例如中國的“嫦娥”一號（Chang'e-1）的CCD 相機、日本的月球女神地形相機（Kaguya TC）、美國的月球勘測軌道飛行器相機(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 個大型哥白尼紀撞擊坑進行研究，通過校正和審查這些高達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有力的支撐。月海穹窿一致被認為是月球上的巖漿侵入造成的，在哥白尼紀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。這項研究將為后續(xù)的各種月球計劃提供基本的科學參考，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)量等科學問題，是當前月球科學研究的重要目標之一。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，微波輻射計是獲取介質(zhì)介電常數(shù)的最有效的工具。

吉林大學孟治國博士、陳圣波教授和克克瓦米·恩克魯瑪科技大學Edward 研究員利用“嫦娥”一號衛(wèi)星微波輻射計數(shù)據(jù)，對月球極地水冰含量問題開展了研究，該項研究成果《基于嫦娥一號衛(wèi)星微波輻射計數(shù)據(jù)的月球Cabeus 撞擊坑水冰含量研究》發(fā)表在《中國科學：物理學 力學 天文學》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，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用價值。