月球物质波谱特征研究进展

空间技术的飞速发展使月球资源的综合利用提到了议事日程上来,美、俄和欧洲等空间大国相继提出了“重返月球”的计划,这对月球的探测研究提出了更高的要求。科学家们感到,仅靠光学仪器观测和为数不多的十几次登月所采样品已不能满足进一步研究的需要了。为了节省资金,...     

月球的撞击历史及其对月表物质的改造

外来天体物质的高速撞击作用贯穿了月球形成和演化的全部历史。撞击作用是塑造月球全球地貌、改造月表物质的物理化学特征、影响月球多圈层演化的重要地质营力。月球上的撞击过程、撞击历史及其对月表物质的改造，一直是月球科学研究的重要内容，也是月球探测的重点研究对象。本文综述了近十年来国、内外在月球的撞击过程、撞击历史和撞击改造浅表层物质研究中的重要进展，重点介绍了基于我国嫦娥探月工程获取的科学数据的相关研究成果，展望了该研究的发展方向，并对未来探测的重要观测目标提出了建议。     

第七届全国天体化学与空间化学学术讨论会纪要

20 0 3年12月2 4～2 8日在海南省海口市召开第七届全国天体化学与空间化学学术讨论会。本次会议是在我国月球探测一期工程正式立项,二、三期工程列入国家中长期科技发展规划,以及我国南极陨石的回收取得突破性进展的背景下召开的。参加会议的正式代表共4 6人,报告2 6个,主要围绕月球探测和南极陨石研究两个主题。会议不仅详细介绍了我国探月第一期工程的主要科学目标,更富有远见地探讨了探月工程的第二、三期的科学目标,包括近距离月貌和地质研究、月球内部结构构造分析、就位成分分析、月 地日空间环境监测,以及月基天文观测和研究。与月球…     

美国阿波罗月球样品的处理与保存

中国嫦娥工程三期将进行月球样品的采集与返回,这是继美国Apollo和前苏联Luna之后,国际上最新的月球样品返回计划。月球样品的存储与管理方法将成为中国探月工程中亟待解决的重要问题之一。特别是如何最大程度地保持月球样品的科学研究价值,避免或减少可能的样品污染等问题,不仅为工程部门所关心,也是月球科学家所极为关注的问题。文中主要回顾和总结了美国Apollo月球样品的处理与保存方法,包括月球样品实验室简况、月球样品初步处理方法、月球样品初步测试分析及相关实验简介和月球样品的保存方法等内容,以期为中国月球样品的返回和地面存储提供有益的借鉴。     

月壤中的稀有气体

月球极度亏损挥发分,但是月壤中赋存有大量的稀有气体,主要来源于太阳风注入、宇宙射线作用和放射性同位素衰变等过程。月岩和月壤样品的稀有气体研究,不仅是获取月球表面形成和演化历史、近地空间小行星撞击历史等的重要内容,更是解译40亿年以来太阳风演化的惟一可行途径。本文主要介绍月岩和月壤中的太阳风记录、宇宙射线暴露年龄、Ar-Ar定年以及稀有气体测试技术等方面研究的进展。     

我国月球探测的总体科学目标与发展战略

在简述月球探测的历程与趋势的基础上,强调当代月球探测的总体目标为：①研究月球与地月系的起源和演化,特别是月球大气层与磁场的消失,矿物与岩石的分布和形成环境、月壤和内部层圈结构的形成以及月球演化的历程;②探测月球的资源、能源和特殊环境的开发利用及对人类社会长期可持续发展的支撑。我国不载人月球探测划分为绕、落、回三个阶段。为了全球性、整体性重新认识月球,绕月卫星探测的科学目标是为了获取全月面三维影像,探测14种有用元素的全球分布与丰度,探测月壤厚度并估算氦 3资源量以及太阳活动对空间环境的影响。"落"为月球探测器软着陆就位探测和月球车巡视探测,建立月基光学、低频射电和极紫外天文观测平台。"回"为月球探测器软着陆就位探测和取样返回地面。     

比较行星地质学与地外物质研究

一、引言 长期以来对地外物质(陨石、彗星、小行星和宇宙尘)系统而精细的研究、Apollo和Luna登月计划的实施和对月球样品的综合研究、大气外观测和一系列空间探测器对行星探测所取得的大量科学资料,为地球科学的发展开拓了广阔的领域与前景。航天技术与空间探测的迅速发展,获得了大量而系统的行星际空间科学数据,如银河宇宙     

嫦娥五号返回样品的科学研究前景

深空探测是国家综合国力的集中体现,也是各航天大国科技竞争的制高点。自2007年嫦娥探月工程顺利实施以来,我国已经成为全球第二次探月热潮里的中坚力量。嫦娥五号采样工程的成功,使人类在间隔44年后再一次获得来自月球的珍贵样品,标志着中国探月工程上了更高的台阶。海量探测数据的获取和月球样品的返回,将为月球形成演化等重大科学问题的研究提供新的视角与支撑。放眼未来,我国月球极区探测、载人登月和月球科研站建设已经列入规划,工程探测和科学研究的目标已从“认识月球”逐步向“开发月球”“利用月球”转变。对于月球土壤样品的研究,中国科学院地球化学研究所具有良好的基础,曾对来自Apollo的月壤样晶进行过详细的研究,本次针对嫦娥五号样品,该所承担了月壤特性及其形成演化历史等方面的研究工作。为让广大科技工作者和社会公众了解这一工作进展,本刊特邀地球化学所李阳博士撰文介绍相关情况,后续工作本刊还将进行跟踪报道。     

古地磁:从地球到火星

古地磁学是一门典型的交叉学科,通过综合地质学、地球物理学、环境科学等学科相关方法,分析天然样品中记录的磁学信息,深入研究地磁场演化、地球动力学过程、古环境与古气候演化等.自20世纪中叶以来,古地磁学在各研究领域得到快速发展,通过进一步与其他学科交叉,衍生出诸多新兴方向.首先回顾了古地磁学的发展历史与基础研究领域.在此基础上,重点介绍了高精度卫星磁测与相关研究新领域、月球与火星磁学研究的新进展.同时,对古地磁学与高精度磁测等方法集成在地磁场演化、板块构造、深部结构、月球磁场演化、火星磁场及环境演化等方面的综合应用进行了讨论.最后,对古地磁学未来的潜在研究方向进行了展望.      

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)     

月球引力场和磁场探测新进展

简要地回顾了前苏联、美国探测月球引力场和磁场的历史,介绍了各国的探月计划;较详细地介绍和分析了美国克莱门汀(Clementine,Cl）和月球探测者(Lunar Prospector,LP)两艘飞船探测月球引力场和磁场的最新成果：Konopliv A S等根据月球探测者数据绘制的最新月球重力图(LP100j,月球正面n=90,背面n=60),Halekas J S等根据月球探测者电子反射测量数据绘制的第一张全月球磁场图,Zuber M T等根据克莱门汀数据制作的月球(自由空间和布格)重力异常图和月壳厚度图;提出了开展有关研究工作的几点建议。     

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。     

月面环境与月壤特性研究的主要问题探讨

月面环境与月壤特性是月球探测和月球科学研究的重要基础,对它们的研究一直在不断加深,本文对月球表面地形地貌、热环境以及月壤特性三个方面的研究现状进行了总结,初步分析了这三个方面研究目前存在的一些主要问题：（1）地形地貌对月球定量遥感的影响以及南极艾特肯（SPA）盆地等地貌单元的年代学划分和成因演化;（2）月面热辐射、月表物理温度和热流等月面热环境特征的进一步探测和全面分析,以及其对地球反照率变化的响应;（3）月壤形成演化过程及空间风化作用,月球极区氢富集机制和水冰探测,以及月球资源开发利用。     

月球的构造演化：嫦娥月图解释的理论基础

基于月球研究资料的整理、综合及嫦娥1月图影像的实例解读和解释,本文介绍并总结了月球的构造及演化研究的若干概念、研究思路和新的观点。通过纲要性勾画,描绘月球不同类型和阶段构造演化的基本轮廓,重点论述了四个方面的问题：对月面建造历史和月球演化的历史进行了修正,将月球演化按照其特点三分为冥、古、新月宙／界,并提出建立南海纪／系的主张;以东海Hevelius抛射建造（／东海群）分析为例,主张建立构造一建造综合分析思路;从抛射建造与月面相互作用的角度,提出并阐述了掘积系统的概念、掘积系统内外带之间划分的新标志即蚀积盂及其所组成的捩侵蚀带（TSZ）;在月球表面形貌构造区划分析的基础上,通过对月盆、月海的时空分布规律的分析、综合,提出月球晚期大轰击（LHB）所造成的月盆开掘期间,具有“轰击漂移”现象,并推测月球LHB过程中出现准对跖翻转;通过对古老月陆区所保存的线性构造解读和构造形迹的组合关系分析,尝试性地提出在冥月宙月球岩浆洋（LMO）演化晚期可能存在单板模式的月全球构造。月球构造演化从初始阶段的LMO所驱动的内动力体制转向冲击造成的外动力体制。     

CAS-1模拟月壤

模拟月壤是与月球月壤具有相似的矿物组成、化学成分和物理力学性质的地球物质，是月球样品的地球化学复制品。长白山龙岗火山群金龙顶子火山喷发的四海火山渣具有与阿波罗14号采集的月球样品相似的化学和矿物组成，并含有20％～40％的玻璃物质。以四海火山渣为初始物质，研制成功CAS-1模拟月壤，并测量了CAS-1模拟月壤的主量和微量元素组成、矿物组成、密度、颗粒形态、粒度分布、抗剪性和复介电常数等参数。结果表明，CAS-1模拟月壤与Apollo 14号采集的月球样品具有相似的化学成分、矿物组成和物理力学性质，是一种理想的低钛玄武岩质模拟月壤。     

月球某些资源的开发利用前景

21世纪月球探测的主要趋势是建立月球基地，开发利用月球的矿产资源，能源和特殊环境，为人类社会的可持续发展发挥长期而有效的支撑作用，通过对月海玄武岩中的钛铁矿，克里普岩中的U，Th,REE和月壤中的拟－3在月面的含量与分布的系统分析，月海玄武碉中蕴藏有极丰富的钛铁矿，TiO2总资源量超过70万亿t，钛铁矿还是月球基地生产水和火箭燃料的主要原料；克里普岩是未来月球探测与研究的热点之一，其蕴藏有巨量的铀，钍，钾，磷和稀土元素资源；月壤长期受到太阳风的辐射，使其蕴藏有极其丰富的氢，氦，氧，氮等气体资源，其中氦－3的资源量大于100万t，它是一种可供人类社会长期使用的，安全，清洁，高效，廉价的核聚变发电燃料，其含量与月壤的化学成分，矿物组分，颗粒大小等有密切的关系。     

Low energy neutral atom imaging on the Moon with the SARA instrument aboard Chandrayaan-1 mission

This paper reports on the Sub-keV Atom Reflecting Analyzer (SARA) experiment that will be flown on the first Indian lunar mission Chandrayaan-1. The SARA is a low energy neutral atom (LENA) imaging mass spectrometer, which will perform remote sensing of the lunar surface via detection of neutral atoms in the energy range from 10 eV to 3 keV from a 100km polar orbit. In this report we present the basic design of the SARA experiment and discuss various scientific issues that will be addressed. The SARA instrument consists of three major subsystems: a LENA sensor (CENA), a solar wind monitor (SWIM), and a digital processing unit (DPU). SARA will be used to image the solar wind-surface interaction to study primarily the surface composition and surface magnetic anomalies and associated mini-magnetospheres. Studies of lunar exosphere sources and space weathering on the Moon will also be attempted. SARA is the first LENA imaging mass spectrometer of its kind to be flown on a space mission. A replica of SARA is planned to fly to Mercury onboard the BepiColombo mission.     

月球重力场研究及其应用进展

月球重力场研究及相关应用是月球科学探测中的重要内容之一。本文回顾了月球重力测量及月球重力场模型、月球地形模型等主要研究进展,总结了月球重力场（包括地形）在月球内部结构研究,特别是在月壳结构以及月球质量瘤等方面取得的研究成果。此外,月球重力场还应用于月幔／月核研究、月球均衡状态、月球物质成分及月球演化历史的研究中。随着我国嫦娥探月计划的实施,利用其探测数据建立自主重力场模型及地形模型成为我国探月研究的基础工作之一。在此基础上可开展月壳结构、月球均衡状态、月球质量瘤及月壳成分等研究,同时借鉴地球科学中相关学术思想和方法技术,从而促进对月球及类地行星等结构的研究。     

月壤及模拟月壤微观结构的研究

为了对比研究月壤与模拟月壤的微观结构,介绍了月壤的形成作用过程和5种基本颗粒类型;通过真实月壤照片,对月壤微观结构进行了分析;利用火山灰为模拟月壤主体材料,对其成分进行了检测;对模拟月壤的火山灰颗粒进行了显微图像分析试验。结果表明,月壤存在胶结物微观颗粒,胶结物颗粒具有分支的组织形态和封闭的气泡,并且有金属铁珠存在;火山灰所含的主要成分及含量与月壤相似,经过粉碎的火山灰试样棱角较为明显,其纵横比峰值略小,稍显长条状,但与月壤比较相近,而复杂度因子则略有欠缺,说明颗粒还不够粗糙和多棱