月球被撞史：“玉兔”不用挖土也能考古，发现撞击坑里叠罗汉

“开封地下城叠城。”这句话说的是河南省开封市龙亭一带的考古发现，地下3-12米处从上到下叠摞着6座城池。

嫦娥四号任务的“玉兔二号”月球车登陆神秘的月球背面南极的冯·卡门撞击坑，不用挖坑动土，就用雷达“透视”发现这里也存在叠罗汉的历史。“玉兔二号”所站的这块土地之下，分层累积着不同来源的土壤物质，有些是附近几个撞击坑溅射过来的，有些是火山喷发的结果。

这是一本垂直的“编年体史书”，书写了月球30多亿岁的演化故事，标记着一些重要地质事件。

相关论文于9月9日发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）上，题为《嫦娥四号在南极艾特肯盆地登陆点的月壤及地下结构》。

垂直史书

2019年1月，“玉兔二号”登陆在月背南极的艾特肯盆地。这是月球上最大、最古老的盆地，遍布被小行星撞击的痕迹。嫦娥四号的主要科学目标之一，就是探索艾特肯盆地的表面和地下结构。

从何入手？一次次的小行星撞击，会导致一次次溅射。这些溅射物可以当做刑侦剧里的血液喷溅一样分析，数量和形态与撞击事件的规模和距离相关，例如近距离可能是连续的一片，远距离就是不连续的条纹。一些剧烈撞击还会引起火山喷发，形成玄武岩喷溢。

日积月累，溅射物和玄武岩交错叠罗汉，正好保存了每次“撞击事故”的物证和痕迹。从垂直方向上解剖，就能一层层回溯月球是怎么被一次次撞击塑造成如今的风貌。

当然，研究月球的被撞史也有助于我们理解自己的星球。科学家认为，小天体撞击是地球早期演化的重要驱动力，但大部分痕迹都已被后续长期的地质构造活动所抹除。而月球很早就停止了内部活动，较为完整地保留着早年的记录。

打开方式

思路有了，这部垂直史书需要采用哪种打开方式呢？

美国1972年发射的“阿波罗17号”和日本2007年发射的“辉夜姬”探月器都曾进行雷达探测以获取月球的全球地下图像，但轨道雷达的分辨率相对较低，无法获得局部的经济结构。

其他研究大多集中在月壤上，即覆盖在月球表面的细粒层，方式包括现场钻探、微波遥感、地形地貌和溅射物光谱分析等。分析厚度从月海（月面上比较低洼的平原）下的2米到高山下的10多米不等。

2013年，嫦娥三号利用现场穿透雷达探测，在雨海盆地获得了由多层溅射物和角砾岩组成的月壤精细地下结构。

“玉兔二号”登陆点和运动轨迹

作为后辈，“玉兔二号”携带了更为先进的测月雷达。雷达由2个频率通道组成，其中高频通道探测深度约50米，用于探测月壤及其地下溅射物的高分辨结构，低频通道探测深度可达约500米，用于探测可能存在的厚层状溅射角砾岩层和玄武岩层等结构。

叠罗汉

借用雷达“透视”，“玉兔二号”在前3个月昼的工作时间里积累了探测数据，被科学家们还原为清晰的浅层结构剖面，厚度达到数百米。

“玉兔二号”着陆区的浅层结构由上往下分为三层。第一层厚约130米，包括12米的月壤和120米的“玉兔二号”，来自附近多个撞击坑。最顶层30多米的溅射物主要是来自芬森撞击坑。

第二层厚约110米，为多次喷发的玄武岩层；

第三层厚度在200米以上，则为着陆区北部的莱布尼兹撞击坑的溅射物。

冯·卡门、莱布尼兹、芬森和阿尔德撞击坑的相对位置

论文在结尾部分提到，这些发现不仅揭示了艾特肯盆地小行星撞击和火山喷发的复杂历史，也对未来采样返回任务的登陆地点选择具有指导意义。

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