给月球做CT——我科学家揭示月背月壤粗细规律

如何了解神秘的月壤内部？我国科学家有了一双“透视眼”。

记者5月18日获悉，基于“嫦娥四号”获取的可透视月壤内部状态的月面雷达数据，深圳大学深空与深地学科交叉研究团队等研究人员首次发现，月球表面年龄与月壤内部非均匀性呈正相关。

论文第一作者、我国探月工程“嫦娥四号”任务科学研究核心团队成员、深圳大学高等研究院助理教授丁春雨博士告诉科技日报记者，这是国际上首次获知月球表面年龄与月壤内部非均匀性的关系，其普适性涵盖了月球几乎所有月海区域。研究量化了月球背面月壤内部非均匀性的程度，为研究月球表层环境变化和资源探测奠定了重要基础。相关成果近日发表于国际学术期刊《天文学与天体物理学》。

长期以来，月壤内部的非均匀性是困扰科学家们的难题。论文共同通讯作者、深圳大学土木与交通工程学院教授黄少鹏解释，月球表面地质年龄不同的地区，月壤内部性质存在差异，体现为月壤物质成分和粗细结构分布不均匀。以往科学家用光学手段观测月球表面的非均匀性，但光学手段不具备穿透性，因此月表以下月壤内部的非均匀性一直无人知晓。丁春雨表示，“嫦娥四号”任务携带的“玉兔二号”巡视器搭载的月球表面穿透雷达，就好似一部给月球做CT的仪器，可透视月球表层之下深数十米的物质，为研究月壤内部的非均匀性提供了难得机会。

丁春雨介绍，研究采用了“玉兔二号”在“嫦娥四号”着陆点附近17个月昼（月球1个昼夜约相当于地球一个月）行走约443.35米所探测的雷达数据。“由于无法直接从观测数据中得到月壤内部非均匀性的参数，团队构建了月壤层模型，通过模拟电磁波在月壤层模型中传播，得到了模拟观测数据。”丁春雨表示，模拟数据与实际观测数据相似，表明月壤层模型符合实际月壤结构。

基于雷达模拟数据与观测数据对比，研究团队得到“嫦娥四号”和“嫦娥三号”着陆区月壤内部的非均匀长度分别约为20厘米和13厘米。丁春雨解释，这说明“嫦娥四号”着陆区月壤内部物质的聚集程度比“嫦娥三号”更高。

“嫦娥四号”和“嫦娥三号”着陆区月表地质年龄分别约为37亿年和25亿年，研究团队多次讨论后敏锐发现，月壤内部的非均匀性与月球表面地质年龄可能存在很强烈的关系。

研究表明，月球表面地质年龄老的地区，月壤内部的非均匀聚集程度越高；反之，地质年龄轻的区域，月壤内部有更多的碎块物质，物质之间相对疏离。丁春雨分析，这是因为地质年龄越老的地区，其表面物质受到的空间风化作用时间越长，例如遭到陨石撞击的频率更高，导致表面物质颗粒逐渐细化，空间两点之间的物质更为聚集。

“这项研究是团队攻克月壤内部秘密的一部分。”黄少鹏说，“未来，我国月球探测任务将携带类似的雷达‘透视眼’着陆于月球南极，这将为全面研究月球表层不同地质单元的非均匀性提供更多可能。”