ASD--月球土壤光譜特征及物質(zhì)成分研究

2020年11月24日4時(shí)30分

長征五號遙五運(yùn)載火箭點(diǎn)火升空

托舉嫦娥五號探測器送入預(yù)定軌道

意味著人類時(shí)隔44年

再次從月球帶回了巖石和土壤樣品

上一次月球采樣返回任務(wù)

是1976年蘇聯(lián)的月球24號
 

 

      美國在阿波羅十一號成功登月之后，進(jìn)行了6次發(fā)射任務(wù)，其中有5次都獲得了成功，一共將12名宇航員送上了月球，帶回來了382公斤的月球土壤。

      中美兩國于1979年1月1日正式建交；而就在這前夕的1978年，美國國家安全事務(wù)顧問布熱津斯基訪華時(shí)，為表示友好，向中國贈送了1克月巖。地質(zhì)學(xué)家將1g月壤等分成兩份，每份重量0.5g，一份用于研究，另一份用來展覽。
 

     
如今，我們自己從月球帶回1731克月壤！
 

 

     北京時(shí)間2022年10月10 日，國際科學(xué)期刊《自然 · 通訊》（Nature Communications）在線發(fā)布我國嫦娥五號樣品的一項(xiàng)研究成果。中國科學(xué)院國家天文臺李春來、劉建軍研究員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，結(jié)合嫦娥五號月球樣品的實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果和遙感探測數(shù)據(jù)，解答了過去對月球晚期玄武巖遙感光譜解譯的疑惑，糾正了月球晚期玄武巖獨(dú)特遙感光譜特征的物質(zhì)成分解譯結(jié)果。
 

 

      根據(jù)以往地基望遠(yuǎn)鏡和月球軌道器遙感光譜數(shù)據(jù)的分析，普遍認(rèn)為月球正面西部晚期月海玄武巖覆蓋的區(qū)域富含橄欖石，這是約束月球晚期玄武巖成因的重要因素。然而該推論是否正確，由于缺乏實(shí)際樣品的分析而無法證實(shí)。嫦娥五號成功著落于月球風(fēng)暴洋東北部的玄武巖平原，返回樣品的研究顯示其玄武巖的年齡僅為20億年，是月球上最年輕的玄武巖地層。嫦娥五號任務(wù)采集的月壤樣品，作為從月球晚期玄武巖區(qū)域返回的唯一地面真值，為我們研究月球晚期火山活動提供了寶貴的機(jī)會。
 

      基于此，中國科學(xué)院國家天文臺李春來、劉建軍研究員團(tuán)隊(duì)結(jié)合嫦娥五號月球樣品的實(shí)驗(yàn)室分析結(jié)果和遙感探測數(shù)據(jù)（ASD FieldSpec 4），解答了過去對月球晚期玄武巖遙感光譜解譯的疑惑，糾正了月球晚期玄武巖獨(dú)特遙感光譜特征的物質(zhì)成分解譯結(jié)果。研究團(tuán)隊(duì)通過對返回月壤樣品開展實(shí)驗(yàn)室光譜和X射線衍射分析，與以往獲取的月球樣品進(jìn)行對比，并結(jié)合電子探針分析的數(shù)據(jù)結(jié)果，證明嫦娥五號月壤的光譜特征主要是由其富含的富鐵高鈣輝石引起，而非富含橄欖石所致。由于國外歷次月海采樣任務(wù)鮮有以富鐵高鈣輝石為主的月壤樣品，加之富鐵高鈣輝石晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在光譜特征上與月球上常見的橄欖石光譜相近，導(dǎo)致了月球晚期玄武巖的遙感光譜被錯(cuò)誤地解譯為富含橄欖石。為了解決富鐵鈣輝石與富橄欖石月壤光譜的易混性，研究團(tuán)隊(duì)基于大量地面實(shí)測的橄欖石和輝石混合物光譜數(shù)據(jù)，提出了一種新的基于光譜參數(shù)判別月壤中橄欖石含量的遙感光譜反演方法，能夠有效地解決月表富橄欖石區(qū)域和富鐵鈣輝石區(qū)域的區(qū)分和圈定問題，為利用遙感光譜數(shù)據(jù)探測月表主要礦物成分和分布提供了新的方法。
 

【結(jié)果】
 

嫦娥五號與LSCC土壤樣品的光譜形狀比較。

【結(jié)論】

     月表其他被認(rèn)為是晚期玄武巖覆蓋的區(qū)域與嫦娥五號著陸區(qū)有著相似的光譜學(xué)和地球化學(xué)特征（如鐵、鈦含量），這說明它們可能具有與嫦娥五號樣品相似的巖石礦物學(xué)組成，都應(yīng)是以富鐵的高鈣輝石為主，而非過去遙感光譜推測的橄欖石為主。結(jié)合月球晚期玄武巖的分布范圍、持續(xù)時(shí)間及覆蓋厚度的特點(diǎn)，晚期玄武巖的熱源在強(qiáng)度上較弱，但可能在很大范圍內(nèi)長期穩(wěn)定和活躍，形成該熱源的機(jī)制可能包括月球表面厚風(fēng)化層（megaregolith）的覆蓋和地球與月球之間的潮汐作用。本研究對回答關(guān)于月球晚期玄武巖物質(zhì)組成的問題，深化對月球熱演化歷史，特別是月球晚期火山活動特點(diǎn)的認(rèn)識具有重要意義。
 

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