中大新聞網(wǎng)訊（通訊員張領(lǐng)）近日，地球科學(xué)與工程學(xué)院張領(lǐng)副教授團隊利用“玉兔二號”月球車搭載的探月雷達(dá)數(shù)據(jù)，首次全方面展示了一個位于月球背面的埋藏撞擊坑的地下結(jié)構(gòu)全貌。這項研究為理解月球撞擊坑的地下響應(yīng)機制提供了直接證據(jù)，同時為南極-艾特肯盆地內(nèi)的撞擊年代和撞擊物的起源提供了新的限制。相關(guān)成果在國際頂級地學(xué)期刊《Earth and Planetary Science Letters》上發(fā)表。
撞擊坑是月球表面最普遍、最顯著的地質(zhì)特征，它們是太陽系早期劇烈碰撞歷史的忠實記錄者。長期以來，對月球撞擊坑的研究多依賴于表面形貌分析和數(shù)值模擬，但對于撞擊事件如何在月表之下改造巖層，一直缺乏直接的觀測證據(jù)。嫦娥四號任務(wù)的著陸區(qū)位于月球背面南極-艾特肯盆地內(nèi)的馮·卡門撞擊坑（圖1），為深入研究月球的早期地質(zhì)歷史和撞擊內(nèi)部響應(yīng)結(jié)果提供了絕佳的條件。
圖1 嫦娥四號著陸區(qū)及該區(qū)域主要地質(zhì)事件的時間序列。
為深入剖析月球撞擊事件，張領(lǐng)副教授及其合作研究團隊利用中國嫦娥四號任務(wù)“玉兔二號”月球車搭載的探月雷達(dá)，對長達(dá)65個月球日、總計約1600米的巡視路徑所采集的數(shù)據(jù)進行了綜合分析。利用其高、低頻雙通道，實現(xiàn)了從淺到深、清晰連貫的地下結(jié)構(gòu)成像（圖2、圖3）。
圖2 高頻探月雷達(dá)處理結(jié)果。
圖3 低頻探月雷達(dá)處理結(jié)果。
探月雷達(dá)結(jié)果顯示，在著陸區(qū)下方，掩埋著一個完整的古老埋藏撞擊坑。該撞擊坑直徑達(dá)484米，其引發(fā)的地下結(jié)構(gòu)特征延伸至215米深處。通過綜合分析，研究團隊還構(gòu)建了一個包含12層的地層結(jié)構(gòu)（圖3），揭示了由月壤、古月壤層、濺射沉積和玄武巖單元構(gòu)成的復(fù)雜地質(zhì)序列。更重要的是，這些雷達(dá)圖像首次提供了撞擊坑地下改造過程的原位證據(jù)，清晰識別出典型的撞擊坑地下特征，包括：改造區(qū)、放射狀坍塌、中央回彈和深部斷裂系統(tǒng)（圖2b）。在此基礎(chǔ)上，還根據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)的空間分布，重建了該撞擊坑的三維結(jié)構(gòu)（圖4）。
圖4 重建的隕石坑三維結(jié)構(gòu)及形態(tài)。
這項工作的意義不僅是首次為這一個埋藏于月背的撞擊坑繪制了一幅“三維肖像”，更重要的是，它為整個撞擊坑科學(xué)領(lǐng)域提供了關(guān)鍵的、前所未有的地下原位數(shù)據(jù)，為了解撞擊坑的內(nèi)部響應(yīng)提供了直接證據(jù)，為驗證和改進現(xiàn)有的撞擊動力學(xué)模型提供了不可或缺的物理約束。嫦娥四號的探月雷達(dá)讓我們真正“看”到了月球古老地質(zhì)活動留下的印記，“聽”到了月球古老撞擊疤痕之下，來自億萬年前的回響。
本論文第一作者為中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院張領(lǐng)副教授，合作者包括高銳院士和盧紹平教授等，以及吉林大學(xué)董新桐，澳門科技大學(xué)徐懿，香港大學(xué)錢煜奇等。
