【化工儀器網 行業動態】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現。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域地下40米深度內的地質分層結構，發現地下物質由低損耗的月壤物質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。坑內地形相對平坦，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結構等窺視得一清二楚。不過它不是定點探測，而是“移動辦公”。
當月球車移動時，測月雷達以收發天線共偏移點的方式工作，通過發射天線往月面下發射脈沖電磁波信號，電磁波信號在月壤或月巖中遇到分層等介電常數不連續的目標時會發生后向反射和散射，形成回波，被接收天線接收。科學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。
根據獲得的物性參數和雷達圖像，沿著月球車行走的106米的路徑，在深度40米的范圍內，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域，表明內部存在大量的石塊，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，也會伴隨著物質之間的剪切、混合、挖掘以及二次撞擊坑結構擾動等復雜的地質過程。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特性。結合區域地質歷史，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分置形式。第一通道發射天線和接收天線安裝于月球車后部的頂板下側，第二通道天線安裝于月球車底部的底板下側。
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、月表下物質的特性參數，以及濺射物內部地層序列。人類首次揭開了月球背面地下結構的神秘面紗，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演化研究帶來新的啟示。
資料來源：國家天文臺、中國科學報
