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遥感研究揭示嫦娥五号着陆区非月海溅射物的岩石学特征
2021-05-28 20:29:30 付晓辉    (点击次数:)


202012月嫦娥五号任务成功返回1731克月壤样品,标志着我国探月工程绕、落、回三步走规划圆满收官。这是我国首次实施地外样品返回,也是人类44年后再次成功采集月球样品。嫦娥五号任务着陆点位于月球风暴洋东北部地区(43.06°N51.92°W)。该地区被埃拉托逊纪玄武岩大面积覆盖,推测该地区的月壤应主要由当地的玄武岩基岩构成。然而,月球撞击作用带来的高地溅射物可能覆盖着陆区,并与当地物质发生混合。因此,嫦娥五号月壤中除了玄武岩,还可能含有一定量的高地溅射物。

铁和钍是划分月球三大地体的重要标准,也是区分月球岩石类型的重要元素。山东大学(威海)行星科学团队付晓辉和张江,联合美国圣路易斯华盛顿大学和中科院国家空间科学中心科学家,利用Lunar Prospector任务获取的全月FeOTh分布数据,对风暴洋北部区域的化学特征和物质混合规律开展研究。基于研究区域FeOTh含量,识别了风暴洋北部区域的4个主要化学成分端员:长石质高地物质(G1)、雨海盆地溅射物(G2)、阿里斯塔克(Aristarchus)撞击坑溅射物(G3)和月海玄武岩(G4)。同时,利用ENVI软件中散点投图模块(scatter plot)约束了这些不同化学成分物质的地理分布。在此基础上,分析和总结了风暴洋北部区域的物质混合趋势。

研究发现着陆区明显受到附近撞击坑的高地溅射物的影响。其中,来自阿里斯塔克撞击坑的非月海物质(G3),与着陆区的月海玄武岩显示出混合趋势。阿里斯塔克是一个年轻的撞击坑,其挖掘出了阿里斯塔克高原下部发育的富Th、高Si火山物质。这些碎屑物是认识月球上岩浆分异过程和非月海火山活动的重要研究对象。此外,研究揭示,嫦娥五号着陆区玄武岩高Th含量特征可能与该地区出露玄武岩的自身化学性质有关,而非含KREEP溅射物的覆盖。但由于富Th岩浆的形成机制尚不清晰,还需要实验室样品研究来进一步确定。此外,本研究推测嫦娥五号样品将返回不同于ApolloLuna样品岩石类型,弥补已有月球样品多样性的不足。本研究成果对于认识嫦娥五号月壤的物质组成及科学意义具有重要启示。

该成果发表于国际期刊《Journal of Geophysical Research: Planets》。该研究得到了中科院B类先导专项(XDB41000000)、民用航天领域预先研究(D020201D020102)等项目支持。


Fu, X., Hou, X., Zhang, J., Li, B., Ling,Z., Jolliff, B. L., et al. (2021). Possible non-mare lithologies in the regolith at the Chang’E-5 landing site: Evidence from remote sensing data. Journal of Geophysical Research: Planets, 126, e2020JE006797. https://doi.org/10.1029/2020JE006797

9E1CC

1 风暴洋北部地区FeOTh含量分布

CAC64

2a)风暴洋北部地区主要化学成分端员及其混合趋势。(b)四种化学成分端员地理分布


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