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“月船三号”跳跃试验数据揭示月球南极附近土壤呈双层结构

“维克拉姆”着陆器2023年跳跃后的热探针数据显示,月壤在数厘米深度内密度和内聚力发生明显变化。

“月船三号”着陆点周围布满撞击坑的灰色月表轨道视图
“月船三号”着陆点周围布满撞击坑的灰色月表轨道视图 图片: NASA’s Goddard Space Flight Center/Arizona State University, Public domain 来自维基共享资源

据对印度“月船三号”(Chandrayaan-3)着陆器“维克拉姆”2023年跳跃至新位置后所采集数据的分析,其着陆点附近的月壤最上方几厘米呈现出明显的双层结构。印度空间研究组织(ISRO)于5月18日介绍了这一发现,相关研究由物理研究实验室(PRL)科学家领导的团队完成,已于4月发表在《天体物理学杂志》上。

“维克拉姆”着陆器于2023年8月23日在月球南极附近着陆,经过约10个地球日的实验后,于2023年9月2日再次点火,利用剩余推进剂起飞并降落在约50厘米外的新位置。着陆器相机拍摄的图像证实了此次移动,着陆器还发生了轻微转动。

此次跳跃使月表热物理实验装置(ChaSTE)得以进行第二组测量。该仪器是一根棒状探针,沿杆身分布有多个温度传感器,顶端配有加热器,可插入月球表面覆盖的碎石与尘土层(即月壤)。在新位置,该仪器记录了当地时间约16时25分至17时30分月球黄昏期间地面的降温情况,这一过渡持续数小时,而非数分钟。

研究人员发现,发动机喷流吹走了最上方约3厘米最疏松的物质,使其下方的土壤暴露并被轻微压实。在最上方6.5厘米范围内,他们识别出两层导热性质不同的土层,内聚力在300至1600帕斯卡之间,体密度在每立方米750至1600公斤之间变化。ISRO将这种变化形容为:表面类似干面粉,而几厘米以下则更接近潮湿、坚硬的黏土。

研究团队还利用“月船二号”轨道器的高分辨率图像,对该地点进行了三维热模型模拟,结果与ChaSTE的实测数据高度吻合。模型显示,当地阴影变化与土壤性质差异共同决定了不同深度记录到的温度。ChaSTE捕捉到当地时间17时后,随着阴影掠过地面,温度出现急剧下降。

这些测量数据来自单一地点、一个短暂的黄昏时段窗口。论文作者表示,研究结果凸显了月球南极区域月壤在很小距离内的差异之大,可为未来的月面作业和就地资源利用提供参考约束。ISRO表示,理解这种差异性对建设月球科研基地至关重要,并称该研究是同类测量中的首例。

来源

  1. ISROisro.gov.in
  2. The Astrophysical Journal (Durga Prasad et al., 2026)doi.org

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