嫦娥四號完成第22月晝工作，最新科學成果揭示月球內部物質結構

嫦娥四號著陸器和「玉兔二號」月球車分別於9月24日7時30分、23日23時18分結束第22月晝工作，按地面指令完成月夜模式設置，進入月夜休眠。截至目前，嫦娥四號已在月球背面度過630個地球日，累積行駛547.17米。

基於第21月晝全景相機拼接影像、DOM影像等數據情況，「玉兔二號」月球車在第22月晝期間主要以行駛為主，先後在距離著陸點西北方向約1.3km的撞擊坑和反射率較高的區域進行了探測。

科研人員利用全景相機環拍探測、紅外成像光譜儀定標探測、測月雷達行駛過程中同步探測等數據，取得多項科學成果，近期發表在Nature Astronomy國際期刊上。

科學團隊對雷達探測數據開展了深入研究，獲得了著陸區月壤和淺層結構的重要發現。基於低頻雷達信號特徵，如圖1所示，將著陸區的淺層結構劃分為三大基本單元，由上往下依次為強反射單元(單元1)、弱反射單元(單元2)和中等反射單元(單元3)。結合區域地質和大型撞擊坑的空間分布等基本約束，地質解譯結果如下：單元1(總厚度約130m)為臨近多個撞擊坑的濺射物堆積(包括芬森、阿爾德、馮·卡門L和L』等撞擊坑)和底部的玄武巖角礫層;單元2(總厚度約110 m)為多次噴發的玄武巖層;單元3(厚度不小於200 m)為著陸區北部萊布尼茲撞擊坑的濺射物。高頻雷達信號進一步給出單元1上部的精細結構，如圖2所示，其特徵為頂部存在厚達12m的月壤層，基本不含大石塊，其下為厚達22m的條帶狀濺射物，它們均是來自芬森撞擊坑的拋射物，總厚度達34m。

圖1 測月雷達低頻通道的探測剖面及解譯結果

「玉兔二號」月球車搭載的測月雷達能夠獲取行駛路徑下方的地質剖面，揭示地下的分層結構。由於測月雷達直接基於月面進行探測，因此，其探測到的反射信號能量大，特徵清晰，效果遠優於距月面100km以上的星載雷達探測。而且，由於採用遠高於星載雷達5MHz的主頻，其解析度優勢也十分明顯。測月雷達兩個通道的主頻分別為60MHz和500MHz，空間分辨分別為10m和0.3m，探測深度分別約50m和500m。高頻通道用於探測淺部月壤及其下伏濺射物的高分辨結構，低頻通道用於探測深部濺射物和玄武巖等分層結構。

圖2 測月雷達高頻通道的探測剖面及解譯結果

測月雷達所獲取的淺層結構剖面表明「玉兔二號」所探測的月面物質來自於芬森撞擊坑，而不是來自馮·卡門撞擊坑自身的充填玄武巖;同時，該雷達剖面還揭示了著陸區經歷多期次的撞擊濺射堆積和多期次玄武巖漿噴發充填。這些新發現對於認識月球南極-艾肯盆地的演化具有非常重要的意義，對於月球內部物質組成和結構的後續探測與研究有重要指導作用。