阿波罗-17（70017-291）月海玄武岩岩石学及矿物学研究

自1969年7月至1972年12月美国阿波罗(A)-11、12、14、15、16及17号登月舱先后6次在月球表面着陆，共采集了约380公斤月球岩石和月球土壤样品”。自1970年以后苏联月球自动站(L)16、20及24号也相继在月球上着陆并采回少量月球样品。阿     

基于嫦娥一号卫星激光高度计数据的月表有效反射率

月壤厚度反演是我国月球探测的重要科学目标之一,其重要影响因素之一就是月球表面的有效反射率.前人在月壤厚度反演研究中使用了光滑月表反射率模型,使得月表水平极化反射率和水平极化反射率分别为0.063和0.028(观测角:30°).然而,月球表面是非常粗糙的,必须建立适合粗糙月球表面的有效反射率模型.因此,以嫦娥一号卫星微波辐射计数据的空间分辨率(3 GHz通道,56 km×56 km)为标准,利用每个微波辐射计像元范围内的激光高度计数据(8×8个)建立相应的粗糙月表模型.然后,基于Q/H模型,进行月球表面的有效反射率研究,生成了观测角为30°时月球表面水平极化有效反射率和垂直极化有效反射率分布图.结果表明,月球表面的粗糙性对月表反射率影响很大,使得水平极化反射率降低,局部地区降至0.050;垂直极化反射率增加,局部地区可达0.040,增幅达40%.     

月球钻探取样技术研究进展

“嫦娥5号”探测器的成功发射，揭开了我国月球采样返回的序幕。面对当前月球（未来深空）探测的需求，钻进技术作为能够获取深层地质样品的最常用手段，受到越来越多的关注。然而，地球环境下的常规钻探机具与工艺在面对月球（太空）环境时并不能直接进行应用。基于此，本文就当前各国月球钻探技术的研究进展进行了广泛调研与分析，具体包括真实月壤的性能及模拟月壤的研发、月球环境对钻进的影响、月球钻探机具结构和月球钻探规程的探索等几个方面；并对未来月球钻探技术的发展进行了分析思考。     

撞击坑统计定年法及对月球虹湾地区的定年结果

撞击作用是行星形成和表面重塑的重要地质过程,记录和揭示了行星的演化历史.撞击作用形成的撞击坑可用于研究天体表面地质单元形成的时间.依据内太阳系天体表面的撞击历史,总结了通过对撞击坑的直径和频率分布进行统计,计算天体表面模式年龄的原理和方法.在此基础上,利用美国“月球勘测轨道器(LRO)”广角相机获得的图像,对月球虹湾地区的撞击坑进行了直径-频率分布统计研究,获得其3个主要地质单元的绝对模式年龄分别为3.33 Ga、3.21 Ga和2.60 Ga,有效限定了本区主要地质事件发生的时间.      

基于嫦娥数据澄海—静海幅地质图编研

月球地质图(The Geological Map of the Moon),又称月面地质图、月面地质分区图,表示月球表面不同时代、不同类型的物质分布特征的平面图。月球地图和地图集编制工作是月球探测和科学研究的最重要内容之一。通过充分剖析50年前最早月球地质图与近期完成的虹湾幅、哥白尼幅地质图,采用嫦娥一期、二期CCD数据,配合数字高程、IIM以及LRO数据,文中以澄海—静海幅为研究区域,完成以地质背景、构造类型、地层时代、物质单元、盆地建造、火山碎屑分布、玄武岩厚度为主体要素的中国第一幅澄海—静海幅月球地质图编制,并且系统制定月球地质编图整个系统工程的设计方案,结合国内数字地质编图的技术标准和规范,建立中国自己的月球与行星地质编图标准、规范和制图流程。相关编图经验可以推广到火星地质图和金星地质图奠定技术基础。     

史无前例的地心探索计划：日本欲钻洞到地幔——寻找生命起源，揭示地球奥妙

在人类宇航探索步伐越迈越大、越迈越远的今天，人类对自身居住的家园——地球的了解还不如人类对月球表面了解得多。为了揭开地球最后的秘密和地球生命的起源，科学家们先后对如何探索地心进行了无数次的尝试，但由于难度太大而没有成功。     

试论月球表面钻探取样的难点与关键技术

简述了月球表面钻探取样的意义与现状,重点讨论了月球表面钻探取样必然面对的能源、钻机质量、取样设备润滑、钻头排除岩粉与冷却、保证钻进所需的压力和取样可靠性等难题,并针对这些难题提出了可用于月球钻探取样的若干关键技术。     

月表太阳风成因水的研究现状和意义

水是生命活动的基础,也是天体演化的重要部分。月球一直被认为是"无水"星体,但这一观点被最新的研究成果推翻。月球遥感红外光谱和Apollo样品分析结果均证实了月球表面能通过太阳风质子与月壤矿物相互作用来产生OH甚至是H2O。为探讨其反应过程,相关理论分析和离子注入模拟实验等研究已逐步开展。但是,目前对于太阳风成因水的成因机制,形成时的影响因素,产生后在月表的赋存、迁移和保留机制仍缺乏系统研究。针对这些问题,未来立足于嫦娥五号样品分析,建立月球表面太阳风成因水的形成和迁移运动的模型将会是推进月球水研究的重要部分。这不仅能为月球水资源开发利用提供线索,还可能为太阳系内其他无大气类地行星水来源和演化研究提供参考。正北京100049;3.中国科学院太空制造技术重点实验室,北京100094;4.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550081)     

月球表面钻探取样——中国钻探界面临的新任务展望

介绍了国际月球探测的历史与现状，以及中国开展月球探测的发展战略设想，论述了月球表面钻探取样的困难所在及关键技术。     

月震学

还是在50年代末,美国制定了阿波罗(Apollo)月球登陆探测计划,从此对月球研究进入了一个新纪元。开始时,在探测器中安置了测震仪,测量它在月球表面着陆时的冲击效应,随后在发射阿波罗11、12、14、15及17时,分别在月球表面上安置了测震仪,对月球震动进行直接测量,测量的内容也随之扩大,不单测量后续的探测器着落时的冲击效应,而且还测量月球中发生的其它的震动现象。短短的几年时间里,积累了不少月球上的震动记录,逐渐形成了一门独特的研究领域——月震学。     

月球电离层探测与研究

从20世纪60年代到本世纪初,人类发射了一系列绕月飞船,对月球大气和月球电离层进行研究。科学家发现,月球电离层主要出现在向日面。在表面几百米高度范围内,由太阳辐射导致的光致电离使得月球向日面出现密度不超过10^10／m2的电离层等离子体。进一步研究表明,由于月球没有内禀磁场,月球电离层与太阳风中的行星际电场耦合在一起,时刻处在“飘动”中。电离层密度的变化与月相、当地的月表剩磁、太阳风条件、当地的月壤特性等相联系。     

月球撞击坑自动识别和分类方法研究进展

撞击坑是研究月球最直接的对象,也是月球表面最为普遍且显著的地貌单元和地质构造标志,在行星地质学研究中具有重要的地位。通过对月球撞击坑识别方法和撞击坑分类方法研究进展进行概述及总结,将月球撞击坑识别方法概括为人工识别、基于形态特征提取算法、基于机器学习算法、基于地理信息融合分析算法4类,并对月球撞击坑识别方法研究中存在的问题进行了分析。     

月球表面的环境特征

本文通过对月球探测资料和研究结果的系统分析,认为月球体积小、质量轻、离太阳较近(温度高)等因素是月球只有极为稀薄大气层的原因;论证了月球极地阴影区存在水冰的证据,并计算出水资源量约为66亿吨。研究了月壤中氦-3的含量与月壤颗粒大小、矿物组成、元素成分和结构特征的关系,并估算了氦-3的资源量;探讨了月球表面的反射率;综合分析了月球区域性磁场的形成机制。     

雨海哥白尼纪月岭的构造样式与演化过程研究

月岭是月球表面月海中分布最广的一种线性构造。虽然月岭的形貌特点已被广泛认识,但它的演化机制与过程却一直存在争论。月球目前所处的地质历史时期哥白尼纪形成的另一种线性构造叶状陡坎已被发现,改变了之前人类普遍认为月球自31亿年以来再无构造活动的认识,但月岭发育的时代特征还未确定,因此,对月岭成因过程和形成时代的研究是认识月球表面构造形成机制和月球演化过程的关键。基于美国勘测轨道飞行器(LRO)数据,对雨海地区的月岭构造进行解译;利用小型撞击坑直径与形貌相对关系定年法结合月岭与小型撞击坑的交切关系,证明在哥白尼纪月球表面仍然有月岭发育,进一步证实月球表面仍然有构造运动发生。利用哥白尼纪叶状陡坎的成因机制,文中设计了基底收缩作用下的月岭砂箱构造物理模拟实验,并设置不同参数多次反复模拟,将模拟结果的顶面和剖面形态以及构造样式与实际月岭进行了对比分析。模拟结果与实际月岭各项特征基本吻合,得出基底收缩可以作为哥白尼纪月岭的形成机制;此外,通过实验发现在这一机制下月岭是由先形成的叶状陡坎构造发展而来,并在月岭发育后又有新的叶状陡坎形成。通过实验过程的监测以及对实验数据的测算,发现月岭的演化过程经历塑性变形期、叶状陡坎发育期、月岭形成期和月岭成形后的叶状陡坎再发育期4个时期;月岭与叶状陡坎并不是受物质与环境约束完全独立发育的两类线性构造,在哥白尼纪以收缩为动力来源的应力环境下可以互相转化。     

宇宙地质学研究成果简介

宇宙地质学是一门应用地质学、地球化学和地球物理学的原理和方法,对宇宙中各天体(目前主要是太阳系各天体)的物质组成(化学的和矿物的)、岩石组合、内部构造、地质构造和构造活动性等地质特征和地质演化历史进行系统研究的科学.1957年前,限于当时的观测手段,宇宙地质学的研究并无什么起色.自1957年苏联发射第一颗人造地球卫星之后,揭开了人类利用各种宇宙探测器研究宇宙的序幕.近代各种频谱遥感技术的发展,则为系统检测一些天体的大气成分、表面物质组成、地形起伏、行星物理、内部构造等有关特征提供了可能.特别是1968年后,美国“阿波罗”号的登月飞行、“海盗”号的火星着陆飞行、苏联“金星”号的金星着陆飞行,以及美国“先驱者”号和“旅行者”号对外太阳系的近距离观测等等,使人们获得了大量的精细的彩色照片和各种数据,这就为绘制这些天体的地图、甚至地质图和分析其演化创造了可能的条件.从而大大丰富了人们的宇宙地质知识,使宇宙地质学终于形成为一门独立的学科.     

基于多源数据的月球大地构造纲要图编制: 以LQ-4地区为例

月球表面的地质构造要素主要包括环形构造、线性构造、地体构造及大型盆地构造等。月球大地构造纲要图从物质组成、构造要素、构造单元上对月表的构造状态进行全面的梳理、统计和分析。利用CE 1 CCD 2C像数据、LROC宽视角影像数据、CE 1 IIM 2C干涉成像光谱仪数据、Clementine紫外可见光影像数据、LOLA激光高度计数据识别月球表面各类矿物组分、线形构造、环形构造、火山构造和穹窿构造以及确定构造要素和构造单元的时代、古老撞击坑和大型盆地边界以及对月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度及月球断裂和环形影像解译,充分认识月表基本情况,精细划分月表构造地貌单元,综合利用上述分析结果与国际上研究的进展,确定大地构造区划的基本原则,厘定月表重大构造事件与演化序列。依据岩石、月壤、构造地貌与构造形迹的综合分类,拟定大地构造区划的图例、图识规范,确定不同类型环形构造影像、线性构造影像、高地、盆地和月海等大地构造单元,进而编制大地构造区划图,并对重点区域构造形迹进行研究。虹湾区域(LQ 4)月球数字构造编图研究,充分借鉴国际行星地质编图的已有技术标准和规范,结合国内数字地质编图的技术标准和规范,建立了中国自己的月球与行星地质编图标准、规范和制图流程,也为最终完成月球大地构造区划提供地貌和构造方面的基础信息。     

月球水冰探测进展

月球上是否存在水冰是第二次月球探测热潮中的热点问题。 1 994年克莱门汀号 (Clementine)环月探测器搭载的频率为 2 .2 73GHz双基地雷达探测到月球南极一些地区出现同向极化增加等独特的回波特征 ,这些地区正好处于极地永久阴影区 ,表明这些地区可能存在水冰。Arecibo天文台频率为 2 .38GHz的地基雷达对月球极地进行制图 ,也得到类似结论。 1 998年月球勘探者号 (LunarProspec tor)环月探测器搭载的中子探测仪在月球极地永久阴影区探测到高含量的氢信号大多认为是水冰引起的。但雷达探测和中子探测结果均存在多解性。月球表面粗糙度同样可以引起雷达回波呈现出类似水冰的异常特征 ,而中子探测仪测量到的仅仅是氢信号而非水 ,而且月球勘探者号撞击月表之后并没有探测到任何的水蒸气信号。月球极地水冰存在与否、存在形式和存在数量等科学问题的回答需要对月球极地特别是永久阴影区作进一步探索     

陨星撞击地球将是21世纪的研究热门

人类对陨星撞击的研究,始于1609年,当时伽利略凭望远镜对月球表面环形“斑点”的观察,提出月坑陨击成因的科学见解。1906年,D.M.巴林格成功地论证了地球上第一个陨星撞击构造——美国亚里桑那州梅蒂尔(Meteor)陨击坑。嗣后,据原苏联和美国宇宙飞行探测所取得的丰富资料,特别是1969年人类首次踏足月球以来,认为陨星撞击作用是太阳系各星球上已知最基本的“地质”作用,所有星球都遭受过陨星的撞击,地球也绝不例外。从此在地球上     

月球数字地质图的编制与研究

中国月球数字地质图的编制是利用嫦娥一号、嫦娥二号月球科学探测数据和其他已有月球地质资料与研究成果,通过对月球岩石成分、地质构造和形成时代等要素的研究,应用Arc GIS平台编制1∶250万月球地质图,并建立数字地质图空间数据库。本文通过对月球典型地区地质图的编制与研究,制定了月球数字地质图的编图方案、流程与图示图例,建立了Geodatabase空间数据库,为有效地对数字地质图进行更新与管理,开展月球地质综合研究、编制全月球地质图及未来开展其他天体的地质编图工作奠定了基础。通过地质图编制与大量月球资料的综合集成研究,对月球形成与构造演化进行了初步的探讨。     

月球表面天然放射性元素Th的分布特征及月球化学的原始不均一性

月球KREEP岩石形成于壳幔的分界层中,天然放射性元素Th是指示KREEP岩分布的主要元素之一。在月球正面,Th元素含量高的区域主要分布在西部的月海区,包括雨海和风暴洋及其附近地区,而在月球背面Th含量高的地区为雨海对峙区以及南极爱特肯地区。高地的Th含量相对较低。现代月球表面Th的分布特征与3.85Ga年前的雨海事件有重要的关系,且在月球正面还发现了椭圆形的高Th含量区域,是月球上特殊的地球化学省,与月球初期的化学成分分布的不均一性有关。