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    我国学者在月球背面发现碳质球粒陨石撞击残留物质

    日期 2021-12-02   来源:数理科学部   作者:刘强 刘洋  【 】   【打印】   【关闭

    图1 嫦娥四号玉兔2号对巡视路径上的一个小型新鲜撞击坑进行详细的光谱探测

      在国家自然科学基金项目(批准号:11941001、42002306、42072337)等资助下,中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室刘洋研究员团队基于嫦娥四号巡视器获取的具有超高空间分辨率的影像与光谱数据,首次在月表原位识别出了年龄在1个百万年以内的碳质球粒陨石撞击体残留物。研究成果以“嫦娥四号在月球上探测到富含碳质球粒陨石的撞击残留(Impact remnants rich in carbonaceous chondrites detected on the Moon by the Chang’e-4 rover)”为题,于2021年11月25日发表于《自然·天文》(Nature Astronomy)上。论文链接:https://doi.org/10.1038/s41550-021-01530-w。

      撞击作用贯穿了月球乃至太阳系其他类地天体的形成与演化历史。月球由于其特殊的空间环境使得部分撞击体碎片有可能很长时间地保留在月表,作为地—月系统撞击体成分演变的直接证据。其中,富含挥发分的碳质球粒陨石曾被认为对于月表水的来源有重要贡献。研究撞击残留物质将对地月系统撞击体成分和类型的演变历史提供重要参考,并有望对太阳系轨道动力学的演化进行进一步约束,增进我们对内太阳系撞击历史的了解。

      嫦娥四号探测器于2019年1月成功着陆于月球背面南极—艾肯盆地的冯·卡门撞击坑中,其搭载的玉兔二号巡视器随后对月表开展了持续的巡视探测。在探测的第9月昼,玉兔2号“偶遇”了一个2米大小的新鲜撞击坑,并对这个撞击坑进行了详细的光谱探测(图1)。刘洋团队通过对成像光谱仪获取的高光谱影像数据的详细分析发现,撞击坑中心的疑似“残留物”与坑内及坑外的典型月壤、岩石碎块的光谱呈现明显不同的特征,与碳质陨石光谱具有很高的相似度。基于辐射传输模型的光谱定量反演结果显示,该残留物中碳质陨石组分占比达到40 wt%以上。利用数值模拟对该撞击坑开展的研究结果显示,一个直径15 cm的疏松撞击体以15 km/s的速度(月表的典型撞击体速度)撞击月表可以形成上述观测到的小撞击坑形貌特征,并有残留物分布于撞击坑中心。

      刘洋团队的研究表明,富含挥发分的碳质小行星的撞击可能仍然为现在的月球提供水源,并且认为碳质小行星可能是目前地月系常见的撞击体类型,支持内太阳系的撞击体类型从早期以普通球粒陨石为主向后期碳质球粒陨石为主进行了转变。通过分析嫦娥五号年轻月球样品中可能存在的撞击体残留物,可以对此进行进一步的科学验证。




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