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來自月球內部的信息(科技大觀)

發布時間:2023-07-10 16:07:00來源: 人民日報

  近日,法國蔚藍海岸大學一個(ge) 科研團隊在研究月球固體(ti) 內(nei) 核和流體(ti) 外核方麵取得新進展,其研究結果證實了月球高密度內(nei) 核的存在,確定月球內(nei) 核直徑約為(wei) 500千米,是月球直徑的15%左右。此外,該研究還獲得了月幔翻轉假說的有力證據。這一成果發表在國際知名學術期刊《自然》上,有助於(yu) 推動人類進一步了解月球的內(nei) 部結構。

  古往今來,月球作為(wei) 地球唯一的天然衛星、距離地球最近的天體(ti) ,一直吸引著人們(men) 的探索熱情。小天體(ti) 撞擊是太陽係早期普遍和重要的事件,對地球等行星的環境和演化產(chan) 生了重大影響。由於(yu) 長期和強烈的地質作用,地球早期的撞擊痕跡已基本被抹除,月球則完整保存了撞擊曆史。而月球深部物質和內(nei) 部結構,就是理解月球起源和演化奧秘的鑰匙。開展月球內(nei) 部結構研究,獲取類地行星早期的地質演化記錄,已成為(wei) 月球科學的核心內(nei) 容。

  一般認為(wei) 月球分為(wei) 月殼、月幔和月核3個(ge) 圈層。隨著科技的進步,人類對月球內(nei) 部結構的具體(ti) 認識不斷深入。與(yu) 探索地球內(nei) 部結構使用地震波方法類似,美國在阿波羅登月計劃中曾配置月震儀(yi) ,4台月震儀(yi) 形成了上千千米間距的月麵台陣,並持續工作近8年,記錄到上萬(wan) 次的月震和隕石撞擊等事件。有科學家結合從(cong) 月震儀(yi) 上獲取的月幔數據與(yu) 月球軌道數據,推算出月球質量、慣性矩,認為(wei) 月球存在一個(ge) 直徑至少150千米的金屬內(nei) 核。不過,由於(yu) 當時儀(yi) 器水平的限製,月震儀(yi) 無法檢測到來自月球深部的反射數據,有關(guan) 月球內(nei) 部各圈層的詳細信息也就存在諸多不確定性。

  2011年,美國發射“重力恢複與(yu) 內(nei) 部實驗室”月球探測器,通過探測數據成功繪製了超高分辨率月球重力場圖,並得到關(guan) 於(yu) 月球內(nei) 部深層結構特征的信息。月球內(nei) 部結構的主要研究手段也從(cong) 基於(yu) 單一月麵月震數據的研究,提升為(wei) 月麵高分辨率遙感觀測與(yu) 月麵數據綜合應用。有科學家利用月球高分辨率重力場數據研究發現,月球上的一些大型撞擊盆地中的月殼非常薄,有的月殼厚度不到1千米甚至接近於(yu) 零。這麽(me) 薄的月殼,意味著當年的小行星撞擊很可能撞穿了這些地方的月殼,把上月幔物質挖掘和拋射到了月球表麵。此次法國科研團隊結合月球不同內(nei) 部結構的模擬結果開展研究,為(wei) 我們(men) 了解太陽係前10億(yi) 年內(nei) 月球撞擊事件演化曆程提供了新的認知。

  近年來,中國探月工程和研究取得一個(ge) 個(ge) 標誌性成果。2019年,嫦娥四號探測器實現了人類曆史上首次對月球背麵的軟著陸就位探測。嫦娥四號科學家團隊通過對巡視器上的測月雷達探測數據開展研究,獲得了著陸區月壤和月球淺層結構的新認識,揭示了著陸區經曆多期次的撞擊濺射堆積和多期次玄武岩漿噴發填充。這些新發現對於(yu) 月球內(nei) 部物質組成和結構的研究有重要指導作用。2021年,中國科學院發布嫦娥五號月球科研樣品最新研究成果,月球最“年輕”的玄武岩年齡為(wei) 20億(yi) 年,比以往月球樣品限定的岩漿活動時間延長了約8億(yi) 年,其晚期岩漿活動的源區並不富集放射性元素,並且月幔源區幾乎沒有水。這一重要成果對月球熱演化曆史研究提出了新的科學問題,也對未來月球探測和研究提出了新的方向。

  仰觀宇宙之大,俯察品類之盛。未來,中國探月工程四期將包含嫦娥六號、嫦娥七號和嫦娥八號任務。相關(guan) 任務配置了測月雷達、月震儀(yi) 、電磁場探測儀(yi) 、月壤剖麵熱流測量儀(yi) 等科學載荷,有望在月球實現多物理場、長期、大規模探測,並通過對探測數據的研究,在月球內(nei) 部結構研究上實現新的突破。

  (作者單位為(wei) 中國科學院國家空間科學中心)

(責編:李文治)

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