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研究员刘洋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年龄在1个百万年以内的碳质球粒陨石撞击体残留物。先前研究在阿波罗样品中发现了碳质球粒陨石碎片，但从未在月球表面通过遥感探测直接观测到碳质球粒陨石的撞击残留物。刘洋团队的发现表明，富含挥发分的碳质小行星的撞击或仍为现在的月球提供水源。同时，研究显示，比较年轻的月表物质（如嫦娥五号返回样品）中存在撞击体残留物的可能性。而对这些可能存在于嫦娥五号样品中撞击体残留物的直接分析，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演化进行进一步约束，增进关于内太阳系撞击历史的了解。近日，相关研究成果发表在NatureAstronomy（《自然天文》）上。 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。玉兔二号装备的全景相机和可见近红外成像光谱仪，可以获取超高分辨率的月表影像与高光谱数据（1mmpixel）。在月表巡视的过程中，玉兔二号发现了一个小的新鲜撞击坑，并在第9月昼的时候对这个撞击坑进行详细的光谱探测（图1）。基于全景相机近距离获取的撞击坑影像，刘洋团队发现撞击坑中心存在一些与坑壁及坑外月壤明显不同的物质（图1b）。研究对成像光谱仪获取的高光谱影像数据分析发现，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（图1c）。通常情况下，月表岩石或月壤的反射光谱会呈现出红化的特征（即反射率随着波长的增加而增加，表现在光谱曲线整体呈现正斜率），且月表发生的太空风化作用一般会进一步加剧这种红化特征。而撞击坑中心疑似残留物的光谱却呈现出蓝化的特征（即反射率随着波长增加而减小，光谱曲线整体呈现负斜率）。由此，刘洋团队推测，或存在某种具有蓝化光谱特征的外来撞击体物质混入其中。小行星中，只有碳质小行星的光谱存在蓝化特征。研究搜集了大量碳质球粒陨石的光谱，经过仔细对比后发现，该残留物确实与碳质陨石光谱具有很高的相似度（图2）。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40wt。以上。 为了进一步确认上述分析结果，刘洋团队对该撞击坑进行了详尽的形貌分析（图3）。基于玉兔二号全景相机获取的立体影像对，科研人员采用摄影测量方法，构建了覆盖该小撞击坑及附近区域的高精度数字高程模型（DEM）。研究对四个不同方向的高程剖面分析显示，当包含中央凹陷时该撞击坑的深度直径比值在1：5左右，去除中央凹陷后的深度直径比值在1：10左右。这比该区域的二次撞击坑的深度直径比（1：17左右）要高很多，表明该撞击坑应该属于一次撞击坑，而非原始撞击产生的溅射体再次撞击月表形成的二次撞击坑。为了进一步对上述研究结果进行限定，刘洋团队利用数值模拟技术对该撞击坑开展研究。结果显示，一个直径15cm的疏松撞击体以15kms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。分析结果表明，该撞击坑可能是一个小型碳质陨石撞击后形成。 撞击输运过程被认为是月球表面水及永久阴影区水冰的主要贡献者之一，而碳质小行星是小天体中相对比较富含水及挥发分的一类（图4），在撞击过程中其携带的水可能有部分得以保留在月表。此前在地面进行的高速撞击模拟实验研究发现，撞击体中可能有达30wt。的水得以保留在撞击熔体或残留物中。基于撞击坑退化模型，刘洋团队对该撞击坑的形成年龄进行估算，结果表明该撞击坑应该形成于距今一百万年以内。这对碳质撞击残留物的直接观测结果表明，相似的碳质陨石残留物可能在月表非常普遍，在嫦娥五号从月表一个相对年轻的玄武岩单元里采集返回的样品中将有很大概率发现类似的撞击残留物。届时，结合主微量元素与同位素年代学分析，将可以对撞击体成分与类型演变进行更好的限定。未来，利用更高空间分辨率的遥测光谱数据，将有可能在月表更多地方发现类似的撞击残留物分布，从而进一步加深对月球水的来源与分布的认识。 美国夏威夷大学、澳门科技大学、北京大学和香港理工大学等的科研人员参与该研究。研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项、民用航天领域预先研究及中国博士后科学基金会特别资助等的支持。 图1。玉兔二号对巡视路径上偶遇的一个小型新鲜撞击坑进行详细的光谱探测。a、玉兔二号搭载的全景相机获取的影像拼接而成的全景图，可以看到撞击坑与着陆器的相对位置；b、全景相机近距离拍摄的小撞击坑全貌，该图为假彩色图，撞击坑中心呈现的黄绿色部分为可能的撞击体残留物，白框指示的是进行成像光谱观测的区域；c、从成像光谱观测区域中提取的典型残留物、月壤、岩石碎块的反射光谱；d、成像光谱仪获取的观测区域影像。（Yangetal。，2021NatureAstronomy） 图2。撞击残留物光谱与阿波罗月球玻璃及碳质球粒陨石光谱的对比。（Yangetal。，2021NatureAstronomy） 图3。目标撞击坑的数字高程模型（DEM）及基于iSALE的数值撞击模拟结果。a、利用全景相机获取的立体影像对构建的撞击坑DEM；b、该撞击坑在四个不同方向的高程剖面；c、基于iSALE的撞击坑数值模拟结果，很好地重复了观测到的撞击坑剖面形貌及残留物分布特点。（Yangetal。，2021NatureAstronomy） 图4。月球水的可能来源（图片源自：LPIDavidA。Kring）
今晚7点见！课代表提前盘点一加新品亮点搭载16GB超大内存微软继续调整Win10启用全新设计浦东2022中国农民丰收节开幕，将推出7条乡村旅游线路期待已久！安卓版微信新增深色模式是否跟随系统选项iOS用户表iOS16。2更新，新系统界面来了支付宝宣布账户安全险免费最高可保500万房东20多套房虚报电费赚疯！支付宝立功54岁黄绮珊暴瘦20多斤惊艳全网！当红时为爱隐退，9年前一夜暴雪再开2组魔兽世界怀旧服大白腿来了MIUI12稳定版推送！小米1010Pro首发享受明起全国发放100亿消费券！如何上支付宝抢券？攻略来了！紧致皮肤小秘诀