記者從中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)獲悉,該天文臺(tái)行星光譜學(xué)研究團(tuán)組近期對(duì)嫦娥五號(hào)月壤進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室光譜測(cè)試與分析,反演了月壤成熟度,揭示了月球年輕玄武巖風(fēng)化和元素特性。相關(guān)研究成果在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《天文學(xué)與天體物理學(xué)》(Astronomy&Astrophysics)發(fā)表。
可見(jiàn)光近紅外反射光譜可用于研究月球礦物組成、元素含量、太空風(fēng)化等。過(guò)去,由于缺乏年輕的月球樣品,對(duì)月球高分辨率、高精度的實(shí)驗(yàn)室光譜的研究局限于較老的阿波羅樣品,而對(duì)年輕玄武巖的研究只能依賴遙感光譜。然而,遙感光譜的空間分辨率、光譜分辨率及信噪比均較低,寬譜段存在不同探測(cè)器拼接的問(wèn)題,這制約了礦物的正確識(shí)別與地質(zhì)成因解譯。
我國(guó)嫦娥五號(hào)任務(wù)首次返回了年輕玄武巖的月壤樣品,包括鏟取的表層和鉆取的次表層月壤,為研究月壤剖面的變化提供了機(jī)會(huì)。同時(shí),對(duì)比實(shí)驗(yàn)室光譜和遙感獲得的光譜,將有助于探討月壤樣品與遙感的差異以及樣品的代表性。
研究發(fā)現(xiàn),與次表層月壤相比,表層月壤的1000nm和2000nm波段深度均更淺即吸收特征更微弱,可見(jiàn)光近紅外連續(xù)統(tǒng)斜率更陡,表明表層月壤比次表層月壤略成熟即暴露在月表的時(shí)間更長(zhǎng)。在反射率上,實(shí)驗(yàn)室光譜在1500nm和750nm(M3OP2C1)處的反射率分別比遙感光譜高1.33和1.55倍。在吸收強(qiáng)度上,鏟取樣與鉆取樣BandI吸收深度分別為12%和16%,高于M3數(shù)據(jù)的10%。
研究顯示,采用兩種方法計(jì)算的表層樣品的成熟度指數(shù)(Is/FeO)平均為62,屬于成熟范圍。次表層的Is/FeO平均為46,屬于亞成熟。而遙感光譜獲得的Is/FeO為102,大于樣品,提示樣品比未擾動(dòng)的原始月壤新鮮很多。這是由于著陸時(shí)火箭吹走了最表層成熟的細(xì)顆粒月壤。這與課題組此前基于嫦娥三號(hào)玉兔月球車原位光譜的發(fā)現(xiàn)一致。進(jìn)而,研究表明,最表層的太空風(fēng)化速率比垂直翻耕速率更快。
紫外可見(jiàn)光比值常被用于估算月球TiO2含量。在全月各種玄武巖中,過(guò)去由于缺乏年輕玄武巖樣品,月球晚期玄武巖TiO2估算具有不確定性。嫦娥五號(hào)樣品為月球晚期玄武巖TiO2含量反演提供了關(guān)鍵定標(biāo)點(diǎn)。
(總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉)