El Centro Espacial espera encontrar “visitantes externos” en la parte posterior de la luna-Scientific Exploration-cnBeta.COM

Equipo Liu Yang, investigador del Laboratorio Estatal Clave de Clima Espacial, el Centro Nacional de Ciencias Espaciales de la Academia de Ciencias de China, basado en la imagen de resolución espacial ultra alta y los datos espectrales obtenidos por el dispositivo de patrulla “Chang ‘e-4” , por primera vez para identificar la edad en 1 in situ en la superficie lunar restos del cuerpo de impacto de condrita carbonácea en un millón de años.Estudios anteriores han encontrado fragmentos de condrita carbonácea en “muestras de Apolo”, pero los residuos de impacto de condritas carbonáceas nunca se han observado directamente en la superficie lunar por teledetección.

Los hallazgos del equipo de Liu Yang indican que el impacto de los asteroides carbonosos ricos en materia volátil aún podría proporcionar agua a la luna actual. Al mismo tiempo, los estudios han demostrado que existe la posibilidad de residuos de impactadores en materiales de la superficie lunar relativamente jóvenes (como la muestra de retorno de “Chang’e 5”). El análisis directo de estos residuos de impactadores que pueden existir en la muestra “Chang’e-5” proporcionará una referencia importante para la historia de la evolución de la composición y el tipo de impactador del sistema terrestre. Luna, y se espera que restrinja aún más la órbita orbital dinámica del sistema solar Mejorar la comprensión de la historia de los impactos en el sistema solar interior Recientemente, los resultados de investigaciones relacionadas se han publicado enAstronomía de la naturaleza(“Naturaleza-Astronomía”) en.

La sonda “Chang’e 4” aterrizó con éxito en el cráter de impacto Von Kamen en la cuenca del Polo Sur-Aiken en la parte posterior de la luna en enero de 2019. superficie lunar. . La cámara panorámica y el espectrómetro de imágenes del infrarrojo cercano visible equipados en “Yutu II” pueden adquirir imágenes de la superficie lunar de ultra alta resolución y datos hiperespectrales (<1 mm / píxel). Mientras patrullaba la superficie de la luna, "Yutu-2" descubrió un pequeño cráter de impacto reciente y realizó una detección espectral detallada del cráter de impacto el día del décimo mes (Figura 1). Basado en imágenes del cráter de impacto adquiridas por la cámara panorámica de corto alcance, el equipo de Liu Yang descubrió que hay materiales en el centro del cráter de impacto que son significativamente diferentes de la pared del cráter y suelo lunar fuera del cráter (Figura 1b) . El estudio analizó datos de imágenes hiperespectrales obtenidas por el espectrómetro de imágenes y encontró que los espectros del presunto "residuo" en el centro del cráter de impacto y el suelo lunar típico y los fragmentos de roca dentro y fuera del cráter exhibían características distintas (Figura 1c ). En circunstancias normales, el espectro de reflexión de la roca de la superficie lunar o del suelo lunar exhibirá las características de "enrojecimiento" (es decir, la reflectividad aumenta con el aumento de la longitud de onda, lo que se refleja en la pendiente positiva general de la curva espectral), y el espacio que ocurre en la superficie de la luna, la meteorización generalmente empeorará esta característica de enrojecimiento. Sin embargo, el espectro del residuo sospechoso en el centro del cráter de impacto muestra una característica "azul" (es decir, la reflectividad disminuye al aumentar la longitud de onda y la curva general del espectro muestra una pendiente negativa). Como resultado, el equipo de Liu Yang planteó la hipótesis de que podría haber una sustancia de impacto extraño con características espectrales azules mixtas. Entre los asteroides, solo los asteroides carbonosos tienen un espectro azul. El estudio recopiló una gran cantidad de espectros de condrita carbonosa y, después de una cuidadosa comparación, se encontró que el residuo tenía un alto grado de similitud con los espectros de meteoritos carbonosos (Figura 2). Los resultados de inversión cuantitativa del espectro basados ​​en el modelo de transferencia radiativa muestran que el componente de meteorito carbonoso en el residuo representa más del 40% en peso.

Para confirmar aún más los resultados del análisis anterior, el equipo de Liu Yang realizó un análisis morfológico detallado del cráter de impacto (Figura 3). Con base en el par de imágenes estéreo adquiridas por la cámara panorámica “Yutu No. 2”, los investigadores utilizaron métodos de fotogrametría para construir un modelo de elevación digital (DEM) de alta precisión que cubre el pequeño cráter de impacto y las áreas vecinas. El análisis de los perfiles de elevación en cuatro direcciones diferentes muestra que la relación profundidad / diámetro del cráter de impacto es aproximadamente 1: 5 cuando se incluye la depresión central, y la relación profundidad / diámetro después de eliminar la depresión central es de aproximadamente 1: diez. Esto es mucho más alto que la relación profundidad / diámetro (aproximadamente 1:17) del cráter de impacto secundario en esta área, lo que indica que el cráter de impacto debe ser un cráter de impacto primario, en lugar del impacto secundario formado por el cuerpo de aspersión producido por el impacto original golpeó nuevamente la superficie lunar. Cráter. Para limitar aún más los hallazgos de la investigación antes mencionados, el equipo de Liu Yang utilizó tecnología de simulación digital para realizar investigaciones sobre el cráter de impacto. Los resultados muestran que un cuerpo de impacto suelto con un diámetro de 15 cm que golpea la superficie lunar a una velocidad de 15 km / s (una velocidad típica del cuerpo de impacto en la superficie lunar) puede formar la morfología del pequeño cráter observado arriba. y hay residuos distribuidos en el impacto Centro de la fosa. Los resultados del análisis indican que el cráter de impacto puede haberse formado después del impacto de un pequeño meteorito carbonoso.

Se considera que el proceso de transporte de impactos es uno de los principales contribuyentes al hielo de agua en la superficie de la luna y en la zona de sombra permanente. Los asteroides carbonáceos son un tipo de cuerpo celeste pequeño relativamente rico en agua y materia volátil (Figura 4 Durante el proceso, parte del agua que transportaba se puede retener en la mesa lunar. La simulación de impacto de alta velocidad realizada en el campo reveló que hasta hasta un 30% en peso de agua en el cuerpo de impacto se puede retener en el derretimiento o los relaves de impacto. Basado en el cráter del modelo de degradación, el equipo de Liu Yang estimó la edad del cráter y los resultados mostraron que el cráter debería haberse formado en un millón años. Esta observación directa de los residuos de impacto de carbono indica que las sustancias carbonáceas residuales de meteoritos pueden ser muy comunes en la superficie lunar, y habrá muestras recolectadas y devueltas de una unidad de basalto relativamente joven a la superficie lunar por “Chang’e 5” Existe una alta probabilidad de que los residuos impacten se encuentran laires. Hasta entonces, combinado con el análisis de los principales oligoelementos y la cronología isotópica, será posible definir mejor la composición y la evolución del tipo de impactador. En el futuro, utilizando datos espectrales de telemetría de mayor resolución espacial, será posible encontrar distribuciones similares de residuos de impacto en más lugares de la superficie lunar, profundizando la comprensión de la fuente y la distribución del agua lunar.

Investigadores de la Universidad de Hawai, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Macao, la Universidad de Pekín y la Universidad Politécnica de Hong Kong participaron en la investigación. La investigación cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Proyecto Piloto Científico y Tecnológico Estratégico de la Academia de Ciencias de China, la investigación previa en el campo de la aeroespacial civil y la financiación especial de la Fundación China de Ciencias Postdoctorales.

Enlace de papel

Figura 1. “Yutu No. 2” realizó una detección espectral detallada de un pequeño cráter de impacto fresco “golpeado” en su camino de patrulla. Para. Una vista panorámica de las imágenes obtenidas por la cámara panorámica en el “Yutu-2”, mostrando la posición relativa del cráter de impacto y el módulo de aterrizaje; B. La vista completa del cráter de impacto pequeño tomada por la cámara panorámica de rango cercano, la imagen es incorrecta En el mapa de color, la parte amarillo-verde en el centro del cráter de impacto es el posible residuo del impactador, y el recuadro blanco indica el área de observación de imágenes espectrales; vs. “Residuo” típico, suelo lunar, espectro de reflectancia de fragmentos de roca, d. Imagen de la zona de observación obtenida por espectrómetro de imágenes. (Yang et al., 2021 Astronomía de la naturaleza??

Figura 2. Comparación de los espectros de residuos de impacto con los espectros del vidrio lunar “Apolo” y las condritas carbonáceas. (Yang et al., 2021 Astronomía de la naturaleza??

Figura 3. Modelo numérico de elevación (DEM) del cráter de impacto objetivo y resultados de simulación de impacto numérico basados ​​en iSALE. Para. El DEM del cráter de impacto construido utilizando el par de imágenes estéreo obtenidas por la cámara panorámica; B. El perfil de elevación del cráter de impacto en cuatro direcciones diferentes; vs. Resultados de simulación numérica de cráteres de impacto basados ​​en iSALE, que repiten bien la morfología del perfil del pozo de impacto observado y las características de distribución de relaves. (Yang et al., 2021 Astronomía de la naturaleza??

Figura 4. Posibles fuentes de agua lunar (fuente de la foto: LPI / David A. Kring)