行星際探索的新時代：我們在月球背面發現了什麼，答案很奇妙

從好奇號，到毅力號、祝融號、嫦娥玉兔……人類行星際探索，正在進行中！

“毅力號”和“祝融號”是過去十年中部署發射的第五和第六輛行星漫遊車。

在這張影象中，水星呈現出美麗的新月形，這是信使號太空船從水星南半球上空掠過時拍攝到的。在左邊，一條分界線，劃分出星球的晝與夜。右部是陽光照射的一邊，使水星和黑暗的太空區分開。（圖片來源：美國宇航局/約翰霍普金斯大學應用物理實驗室/華盛頓卡內基研究所）

伊拉克利斯·吉安納基斯，阿伯丁大學地球科學講師。

在發射七個月後，在2021年2月18日，美國“毅力號”漫遊車成功地登陸火星。這次登陸，是2020火星任務的一部分，全世界數百萬人觀看直播，引發了全球對太空探索的新興趣。隨後不久，中國的“天問一號”也完成它的火星任務，任務使用的裝備包括：一艘星際飛船、著陸器、和“祝融號”火星車。

“毅力號”和“祝融號”是過去十年中部署發射的第五和第六輛行星漫遊車。第一輛，是美國的“好奇號”，於2012年登陸火星。接著，是中國的三次“嫦娥”登月任務。

2019年，“嫦娥四號”著陸器及其“玉兔二號”探測車，是第一次降落在月球永久背向地球一面的人造物體。這是行星際探索的一個重要里程碑。可以說，它與1968年的阿波羅8號任務同等重要，因為這是人類首次看到月球背面的狀況。

“玉兔二號”月球車，使用探地雷達（GPR）的捕獲資料，為了分析這些資料，科學家們研發了一種工具，可以比以前更好地，探測月球表面下的深處地層。該工具還能讓我們瞭解月球的形成演化過程。

月球背面，不僅因其有趣的地質構造而有很高的研究價值，而且這隱蔽的一面完全不受人類活動產生的電磁干擾影響，是未來考慮建造射電望遠鏡的理想場所。

探地雷達

自21世紀初以來，軌道飛行器雷達已被用於行星際科學，但最近中國和美國探測車任務，是第一次在行星實地現場使用探地雷達。這種創新的雷達，成為未來行星際任務的科學有效載荷的一部分，用於繪製著陸場地地表下的地形圖，並能揭示地表下正在發生的狀況。

探地雷達還能關注行星土壤型別及其地下層，檢索它們的重要資訊。這些資訊可以揭示該星球某個區域的地質演化過程，甚至能幫助我們評估其地質結構穩定性，為未來建設行星基地和研究站做好準備。

“毅力號”和“祝融號”目前正在進行火星探測工作，第一批探地雷達影象，預計將於2022年釋出。但第一批獲得的現場探地雷達資料，是來自中國的“嫦娥”三號、四號和五號月球任務，用於考查月球背面的地表結構，並提供有關該地區地質演化的寶貴資訊。

不過，儘管探地雷達有很多優點，但它的一個主要缺點，是無法檢測出邊界平滑漸變的層。這意味著，從一層到另一層的逐漸變化不能被發現，會給人一種錯誤的印象，即地表下層由均質塊體組成。而實際上，可能是一個更加複雜的結構，代表著完全不同的地質歷史。

我們的團隊開發了一種新方法，能夠利用隱藏的巨石的雷達訊號特徵，探測這些地層。這一新開發的工具，已被用於處理“嫦娥四號”的“玉兔二號”月球車獲取的探地雷達資料，該月球車停泊在月球背面南極艾特肯盆地中部的馮·卡門撞擊坑。

艾特肯盆地是已知月球上最大、最古老、最深的隕石坑，據信是由流星體撞擊形成的，流星體撞擊穿透了月球地殼，並從頂部地幔（其正下方的內層）抬升了物質。我們的探測工具在月球地表的33英尺（10米）處發現了一個以前看不見的層狀結構，之前被認為是一個同質塊。

利用該方法，我們可以更精確地估算月壤表層深度；同時，可確定月壤地基的穩定性和強度，以便未來建立月球基地和研究站。

這一新發現的複雜層狀結構還表明，小隕石坑更為重要，在隕石撞擊沉積的物質，以及月球隕石坑的整體演化，這些方面的貢獻可能比以前認為的要大得多。

這意味著，我們將對這個地球衛星的複雜地質歷史有更連貫的瞭解，並使我們能夠更準確地預測月球地表下的情況。

BY： Iraklis Giannakis

FY： 椒椒

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