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第38章 读解（第1页）

月球，你好！……这是来自地球上一个古老又年轻的民族的问候……自从嫦娥三号在月球上成功着陆，月球车玉兔沿续吸引着众人关注的目光。这倒一点儿都不出人意料，毕竟除了特别擅长卖萌以外，月球车玉兔还是近40年来，在月球这片天外大地上踏足的唯一巡视探测器。

事实上，嫦娥三号于2013年12月14日在月球雨海东北部成功实施的软着陆，是上世纪六七十年代阿波罗成功登月之后的40余年里，人类探测器实现的唯一一次月球软着陆。这也使得我国成为继美国和前苏联之后，世界上第3个独立实施月球软着陆的国家。

嫦娥三号完成了我国探月工程“绕”、“落”、“回”三个阶段的第二步，但这些阶段毕竟只是工程目标——它是过程，而不是最终目的。嫦娥工程的最终目的，是要服务于国家的战略需求，对月球进行实地科学勘测。

来看看，月球车玉兔在月面上都干了哪些正经事，又交出了怎样一份成绩单了。

要了解月球行走器“玉兔”的科学任务，先得从一个最基本的问题说起，那就是——“玉兔”号为什么要去探测月球雨海的东北部？

“嫦娥”三号的着陆位置受到很多客观因素的制约，并不是想去哪里就可以去哪里的。

首先，由于月球总是以一面对着地球，所以为了保证与月球车的实时通讯，着陆点最起码不能位于月球背面；其次，为了避免重复性工作，嫦娥三号要尽可能远离先前阿波罗计划已经去探测过的着陆点；此外，还要选择地形比较平坦的区域，以保证软着陆的安全和月球车的行驶。

在考虑完所有的客观制约因素后，接下来，玉兔号才能够主观选择“自己想做点啥”。探月工程师费了多少心血才让玉兔获得在月球上“到此一游”的资格，自然得朝着科学意义最大的地方去了。

月球的关键科学问题包括如下几个：1、月球的成因（大撞击假说）；2、岩浆洋的演化和月壳的形成；3、月海盆地的形成和玄武岩的喷发历史。

自阿波罗计划以来，月面勘测的空档已经延续了40多年，能不能在月球研究中再迈出个“一大步”，这事儿，就扛在了小小玉兔的肩膀上。

对于这些科学问题，雨海盆地都是很好的研究对象。证实或真伪大撞击假说有一个方法，即通过化学成分研究，寻找地球和月球的亲缘性或者差异性。雨海作为月球最大的盆地，在估算全月球成分时会占据较大的权重。

另外，风暴洋－雨海地区富含克里普组分（KREEp），而科学家认为克里普组分代表了月球岩浆洋结晶最后的残留岩浆，是我们理解月球岩浆洋演化的关键。

还有，雨海填充有大量的玄武岩，可以帮助我们揭示月球的火山活动历史。

“嫦娥”三号着陆点位于月球雨海盆地北部的玄武质熔岩流之上。

雨海盆地很大，可供选择的着陆点很多，为什么偏偏选择这里？留意颜色，我们可以明显看到，玄武岩分为黑色和亮灰色两大类。（注意：玄武岩是整体较暗的部分，不是明亮的月陆）玄武岩的不同色调，很可能代表着截然不同的岩浆事件，以及更深层次的月球演化行为。

尽管工程控制不可避免的会存在误差，但幸运的是，嫦娥三号最终着陆在两类玄武岩交界线南侧仅10千米的地方。

如果“玉兔”号能够穿越两类玄武岩的交界线，那么通过这一次巡视，就可以探测两类玄武岩的组成和厚度，进而根据这些基础的岩石学信息，反演出月球历史的大事件。

“玉兔”号的装备。为了探测月球的物质成分和地下结构，“玉兔”号携带了3样科学设备，分别是粒子激发x射线谱仪、可视-红外成像光谱仪、探月雷达。

粒子激发x射线谱仪搭载在月球车玉兔的机械臂上，用于探测月壤和月岩的化学成分分析。它利用自身携带的放射源产生a粒子和x射线，轰击样本的表面以产生x射线荧光。根据x射线荧光的能量和强度，可以计算样本表面的化学成分。

可视-红外成像光谱仪则安装在玉兔号的前端，能够获取样本表面的可视－近红外光谱，从而计算其主要矿物组成。

值得一提的是探月雷达，这是人类探月以来首次在月球表面直接进行雷达探测任务。

探月雷达在月球表面激发电磁脉冲，这些电磁波传入月表以下，遇到电磁属性不同的地层，便会在界面上反射。利用天线接收反射回来的电磁波，便能够反推月壤和浅表月岩的分层结构。

月球行走器“玉兔”上的探月雷达，低频通道的探测深度可达400米，而且由于直接在月球表面上探测，它的分辨率要比其他方法更高。

“玉兔”号在两个月昼内对月壤进行了两次粒子激发x射线谱仪分析，四次可视－近红外成像光谱仪分析，还利用雷达探测了一条近百米长的剖面。

“玉兔”号月球行走器在月面上的行驶轨迹，黑色线条显示了月球车玉兔的行驶轨迹。

“嫦娥”三号的着陆位置，A和b是着陆区两个较大的撞击坑，LS1和LS2是2次粒子激发x射线谱分析的位置，cd5－cd8是4次可视－近红外成像光谱分析的位置。

通过月球行走器“玉兔”的实地探测结果，在月球的火山活动历史和月壤的厚度两个方面，我们都得到了新的认识。

首先，玉兔号发现了一种新类型的玄武岩，并且这一玄武岩单元规模巨大。

粒子激发x射线谱仪获得了月壤12种元素的准确含量。与阿波罗月海盆地的月壤相比，我们发现嫦娥三号着陆处的月壤铁和钛含量较高，而铝含量较低，在成分上表现出了截然不同之处，说明其下的玄武岩是一种新的类型。此外，这里的月壤中富含钾、锆、钇、铌，表明这种玄武岩混入了10-20%的克里普组分。

根据“玉兔”号的探测结果，该玄武岩可能由富含铁和钛的月幔源区部分熔融形成，然后在上侵过程中受到月壳底部的克里普岩层混杂，最后溢出月表，充填到了雨海盆地。重要的是，雷达探测到这一年轻的玄武岩层的厚度达到195米，这说明直至距今25亿年前，雨海盆地仍有大规模的火山喷发。

其次，“玉兔”号首次利用雷达在月表实测了月壤厚度。

借用地震勘探领域的瞬时频谱分析和偏移成像等信号处理技术，我们获得了着陆区的月壤结构和厚度。探月雷达剖面显示，月壤具有分层结构，其顶部分层厚约0.7米，质地均匀，几乎不含石块，而底界有一定的起伏，平均厚度约5米。由于月壤是小行星撞击月表岩石形成，地质年龄越大，月壤厚度也越大。嫦娥三号着陆区的年龄明显小于其他月海区域，但实测的月壤厚度明显大于其他间接方法估算的2－4米，说明整个月球的月壤厚度都可能被低估了。由于氦3和氢等重要资源主要赋存于月壤，这一发现将对这些重要资源储量的估算产生较大影响。

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