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科学家详解嫦娥四号着陆月球背面五大科学原因

 作者: 来源:科学网 发布时间:2018/12/8 18:23:58 字体大小:

12月8日,嫦娥四号向月球背面奔去。作为嫦娥三号的备份,原本不在探月工程“绕落回”三部曲计划内的嫦娥四号被科学家“安排”去了月球背面。

月球由于自转与公转周期相同,始终只有一面对着地球。这就好比我们把用一条绳子系着的物体甩起来一样,那个被甩起来的物体总是只有一面朝着绳子的方向。这被称为“潮汐锁定”现象。

月球背面作为一个看不见的神秘世界,催生了许多和外星人、宇宙飞船、神秘基地、金字塔、神庙有关科幻小说。当然,这些都是不存在的。

那么,这里为何值得“走一趟”?接受《中国科学报》记者采访时,中国科学院国家空间科学中心副主任、中科院月球与深空探测总体部主任邹永廖,详解了嫦娥四号选择月球背面着陆科学上的五大原因。

原因一:月球背面着陆前所未有

月球背面那么大,科学家想去看看。

从上世纪五十年代起,人类发射到月球的探测器已经有100多次。“但是从着陆就位探测来说,月球背面一次都没有。”邹永廖表示,“嫦娥四号一旦成功,标志着国际首次在月球背面实现着陆和巡视探测,这是创造历史的重大成就。”

邹永廖介绍:“无论从物质成分上、形貌构造上,还是岩石年龄上,月球正面和背面都有很大的差异。”

比如,从成分上看,月球正面大约60%的面积,都被一种名为“月海玄武岩”的岩体覆盖,而背面则几乎是另一种岩体——“高地斜长岩”。同时,月球上22个月海中19个较大的月海都分布在月球正面,而月球背面只有东海、莫斯科海、智海等3个很小的月海;从形貌构造上看,月球背面撞击坑的密度明显大于正面;从年龄上看,月球背面则都是更加古老的岩石。

原因二:艾肯盆地——人类从未去过的“处女地”

嫦娥四号选择月球背面一个名为“艾肯盆地”的地方着陆。

目前,科学家把月球的大地构造单元粗略划分为三大地体,即斜长高地岩地体、克里普岩地体和艾肯盆地地体。

邹永廖指出,斜长高地岩地体和克里普岩地体,美国和前苏联都着陆巡视探测过,只有艾肯盆地地体没有近距离就位探测。“科学家相信,这块区域目前就近距离巡视探测而言,属于一块‘处女地’,在科学上会有很多新的发现。”他说。

原因三:背面岩石更古老

“月球背面的岩石更加古老。”邹永廖说。对科学家而言,这无疑是一个好消息。嫦娥四号前往艾肯盆地,必将获取更古老岩石的信息。

邹永廖表示,从时间维度上,如果我们获取更古老的岩石类型等物质成分信息,将对了解月球的化学成分演化过程大有帮助。

原因四:揭开“39亿年撞击高峰”之谜

艾肯盆地直径约2500公里,深度约12公里,90%以上分布在月球背面。“这是目前所知整个太阳系最大、最深的盆地。”他表示。

对艾肯盆地开展探测有可能揭开“39亿年撞击峰值”的科学之谜。此前,科学家从太阳系撞击历史中发现一个奇特的规律,在地球、月球形成的46亿年历史中,撞击密度、频度和力度最高的时候,并不是最初的46亿年,而在39亿年,其原因困扰科学界已久。

“据科学家初步分析,艾肯盆地可能就是在39亿年撞击产生的。”邹永廖表示,“嫦娥四号到这里精细探测,也许会为我们打开‘39亿年撞击峰值’这个科学之谜的一扇门。”

此外,科学家为月球车探测艾肯盆地专门设计了一条“路线”,能够获取地形地貌、物质成分及浅层结构等信息,将在国际上首次建立月球“综合地质剖面”。“这将对了解这个区域的地质演化历史和细节做出重大贡献。”邹永廖说。

原因五:填补低频射电观测空白

嫦娥四号将到达的月球背面是天文学家梦寐以求的观测场所,将填补低频射电观测的空白。

天文学上,不同频段的电磁波代表着来自宇宙的不同信息。目前,传统光学、红外及射电等波段的天文观测已得到长足发展。由于屏蔽作用,在地面上无法开展低频射电的观测。同时由于地球电磁环境的原因,在月球正面开展低频射电观测效果不理想。

邹永廖指出:“月球背面的电磁环境非常干净,在那里开展低频射电探测,全世界天文学家都很感兴趣。”

在天文学家看来,能够在月球上开展低频探测,将在太阳爆发、恒星形成、星系演化及宇宙早期状态等科学问题有新发现。据了解,围绕到月球背面开展低频射电探测,欧空局曾制定过详细目标,但由于种种原因未能实施。

“中国探月工程率先实现这一目标,我相信在科学上会有很多产出。”邹永廖表示。

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