嫦娥三號探測數據再獲新成果：雨海北部具有多期年輕熔巖流

2013年實施的嫦娥三號任務實現我國首次月球軟著陸，並開展巡視探測。目前，嫦娥三號已落月2453天，現處於「退役」狀態(長管階段)，著陸器部分科學載荷仍在工作。

中國地質大學(武漢)袁悅鋒博士後、朱培民教授和肖龍教授，聯合長江大學、寧波財經大學等合作者，通過分析嫦娥三號低頻雷達淺層數據，推測出月球雨海北部年輕的愛拉託遜紀熔巖流具有多期性，並對一些構造演化提供了新的約束。該研究成果近期發表在國際期刊《地球物理研究快報》。

先前研究認為，雨海北部年輕的愛拉託遜紀月海物質(Em)僅僅由一期厚熔巖流形成。近些年，通過攝影測量、隕石坑大小頻率分布以及隕石坑穿透深度等方法，發現雨海北部Em厚度變化較大，推測在某些區域可能存在不可見的熔巖流。此外，Robinson等人也發現月海噴發物通常產生一系列10米厚的熔巖流，而不是數十米到數百米厚。前期測月雷達研究中，由於受到通道一數據質量和通道二探測深度的限制，月壤所覆蓋的淺層Em結構沒有得到很好的約束。

本研究對LPR通道一的淺層數據進行重新處理，在10-40米的深度範圍內發現了水平向的連續性強能量反射(圖1a)，與50多米深的雨海紀頂層反射較為類似。將雷達數據沿測線重新投影，再根據強弱反射可以識別出層狀界面(圖1b)，表明在嫦娥三號著陸區下面應該存在多層愛拉託遜紀火山巖。

圖1 (a)處理後的測月雷達通道一數據;(b)沿測線投影的雷達數據以及界面劃分

為了進一步探究Em熔巖流的疊覆過程，本研究根據探測路徑上深度分布，對各分界面的空間位置進行插值擴展(圖2a)，估算出探測區域內所有Em層的厚度分布圖(圖2b)。結果表明，它們厚度平均值約為8~12米，與雨海南部年輕Em單元熔巖流剖面厚度接近。這些厚度值也與某些天坑壁上保留的沉積物厚度相一致。由此推測位於雨海北部第一期愛拉託遜紀熔巖流可以進一步細分為三期薄熔巖流。

圖2 (a)界面深度三維分布圖;(b)層厚分布圖

從層厚分布圖(圖2b)可以看出，各層厚度變化具有一定方向性，主要呈北東-南西向。根據曲剖面空間變化趨勢，建立了帶有充填方向的年輕月海玄武巖三維演化模型(圖3a)。根據模型可知，這三期Em熔巖流均來自西南方向，由此推斷Em發源地，Eular撞擊坑中應該存在多次火山作用，並間歇性地產生熔巖流。目前還需要更多地質證據來約束這些年輕熔巖流的來源。

圖3 (a)嫦娥三號探測區三維地層模型;(b)Em流動方向示意圖。藍虛線為皺脊;白色和黃色長剪頭指示熔巖流方向，參考自Yuan等

此外月海玄武巖填充方向也可能影響皺脊的發育,例如位於嫦娥三號著陸區的皺脊發育不明顯，但是在其南部和北部地區，由於是順著熔巖流的方向(圖3b中白色和黃色長箭頭)，從而有助於形成相同走向的皺脊。

仰星戴月，久久為功。科學探索是一項嚴謹的系統性工程，也是一個持續的「認知——再認知」的過程。目前，中國嫦娥三號和嫦娥四號分別在月球正面和背面開展科學探測工作，兩者遙相呼應，為月球科學的發展持續作出新的貢獻。