月球南极沙克尔顿撞击坑周围电势和尘埃静电输运的理论分析

近年来,月球南极地区因其特殊的光照条件以及撞击坑永久阴影区中可能存在的水冰而成为未来探测的焦点.沙克尔顿(Shackleton)撞击坑几乎位于月球南极点,已成为包括嫦娥七号任务在内的未来着陆任务最热门的目的地.然而,人们对该撞击坑周围的电势和尘埃环境仍然知之甚少.本文建立了一个理论模型来研究撞击坑周围的月表电势和尘埃的静电输运.研究发现,由于地形遮挡,该撞击坑的底部会充负电,背风侧坑壁表面电位最低可至-175V.相应地,有大量带电尘埃颗粒会从背风侧坑壁发射出来,迁移高度可达10km,水平迁移距离约为40km,这使得撞击坑附近可形成局部尘埃云.通过数值模拟对地形遮挡和局部尘埃云进行了验证,发现撞击坑附近确实产生了局部尘埃云,典型尘埃密度为10⁴～10⁵m^-3.研究结果对未来撞击坑附近月面探测的环境评估具有重要意义.此外,研究结果还有助于理解其他无大气天体的表面充电和尘埃静电输运过程.     

米利奇乌斯(Milichus)——仙人指路会穹丘

相信很多读者没有听说过米利奇乌斯这个名字,可能都会问这是什么啊?简单来说,它是位于月面中西部岛海(Mare Insularum)里一座直径只有12千米的小型撞击坑,毫不起眼,没有什么特色可引起大家的兴趣,所以很多天文朋友不认识它一点也不奇怪。或者有些读者可能也感觉岛海同样是非常陌生,因为它只是月面上一座小小的"海洋"。     

拉蒙特(Lamont)——月面上最诡异的地貌

位处月球东北角的静海(Mare Tranquillitatis),读者们也许认为它应该恰如其名一样,平静如镜,没有什么吸引人的地貌可看。不过在1969年7月20日,当人类第一次踏足其表面时,世界上所有人的目光都集中在它的身上。人们都争相拿出各式各样的望远镜,来观看登陆的地点,以及用三位美国宇航员的名字命名的三座直径只有3~5千米的细小撞击坑。顿时,静海变得波涛汹涌,失去了昔日的宁静。     

全月球撞击坑识别、分类及空间分布

撞击坑是月球表面分布广泛的地貌单元,是研究月球的最直接窗口。本文以嫦娥一号卫星获取的遥感影像和DEM,以及国际天文学联合会(IAU)公布的撞击坑名录为基础数据源,以全月球表面撞击坑为研究对象,采用遥感图像处理与专家知识融合的目视解译法确定撞击坑的边界,识别出全月球表面直径大于500 m的撞击坑共计106030个,采用累积频率和与IAU公布撞击坑对比两种方法对目视解译的撞击坑进行精度评价,其识别的总体误差率为10.97%;按照形态特征指标,将全月球撞击坑分为六大类,对比分析了不同类的撞击坑影像及形貌差异性;对全月球撞击坑分类进行统计分析,得出了不同类型撞击坑在月球表面的数量与密度特征及空间分布情况。     

基于Apollo图像的月表撞击坑自动提取

撞击坑是月表的主要形貌单元.研究月表撞击坑的形状与分布特征对描述月表撞击过程与演变规律有很大帮助.根据月表撞击坑的真实形状,提出了一套椭圆形撞击坑自动提取方法,其主要包括3个步骤:图像预处理、边缘检测与约束参数的Hough多椭圆分层检测.与人工提取结果比较,月表撞击坑自动提取的总体准确率在76％以上(其中比较大的撞击坑的检测率可以达到83％). 统计检测结果表明,当撞击坑的长半轴D＜ 160m时,其累积大小频率分布曲线撞击坑个数N与D-3.8有明显的线性关系.     

加勒比海与墨西哥湾是否有K—T界线处深水沉积物的证据

近年来基于^39Ar／^40Ar测年数据，位于尤卡坦北部Chicxulub处的埋藏环状构造一直被认为可能是K～T边界上的撞击坑。该年龄数据与以前报道的其上层状泥灰岩和灰岩属于早、中麦斯特里希特阶(K2)的古生物年代结论相左。可能的解释包括特征化石的鉴定失误，     

巴伦支海中的大撞击坑

一个大的地球外物体与地球碰撞导致了白垩纪-第三纪边界群体的灭绝，这种假设使人们对碰撞是群体灭绝主要原因之一的可能性产生极大兴趣。然而，地球上较少的撞击坑记录不能令人满意地证实所提出的这个假设，因为撞击坑被侵蚀掉，或被俯冲消失。     

月表撞击坑形成过程数值模拟理论与方法

数值模拟是研究撞击坑形成过程的一种主要方法,尤其是认识撞击坑形成机制的重要手段。撞击坑形成过程数值模拟的基本原理是用离散方法描述物质在高速撞击作用下的运动及状态,在模拟中首先将物质与空间划分成离散的网格,在每一次迭代计算中逐步求解各个网格的形变、运动与状态改变的规律。牛顿运动定律、物质的连续体模型与热力学方程是撞击坑形成过程数值模拟的理论基础,牛顿运动定律以偏微分方程的形式贯穿在离散化的网格空间中,物质的连续体模型将物质的屈服强度与破裂、温度、孔隙、振动等联系起来,而热力学方程则通过其他热力学参数计算网格单元内物质的压强与物质所处的状态。     

月表典型区撞击坑形态分类及分布特征

月球表面环形构造主要有撞击坑、火山口和月海穹窿3种,其中撞击坑分布最广泛,是研究月表环形构造的主要内容。由于月表撞击坑数量大、种类多及其形成伴随着整个月球地质的演化过程,因此这种月表地形地貌比较完整地记录了月球表面地貌随时间的改造过程以及改造类型。文中通过研究撞击坑遥感影像及形貌特征,总结归纳为简单型、碗型、平底型、中央隆起型、同心环型、复杂型及月海残留型7种撞击坑类型,用来描述月表典型区域撞击坑的形态特征。从结构和物质两方面进行了月表典型区域撞击坑的形态地貌参数提取,综合利用嫦娥一号CCD 影像数据、LROC数据,得到了该区域撞击坑形态数据(坑底、坑唇、坑壁、坑缘、溅射物覆盖层、中央峰)和形态测量数据(直径、深度、地理位置)。研究发现,LQ 4地区的撞击坑分布可分为月陆区和月海区,月陆区的撞击坑多以中小型撞击坑为主,其分布密度极高,形成年代较早,月海区撞击坑多为年轻的撞击坑,分化程度较低,分布密度也较低。     

基于撞击坑自动识别的月球雨海北部地区(LQ-4)月海玄武岩定年研究

月球表面定年研究对于理解和重建月球地质演化历史具有关键作用,撞击坑尺寸频率分布法(CSFD)是通过统计区域内不同尺寸撞击坑密度得到特定地质单元的绝对地质年龄。雨海北部地区(LQ 4)包括雨海北部、冷海西部地区以及风暴洋东北部等月海,位于雨海西北边缘的虹湾是中国嫦娥三号卫星预选软着落区,文中综合使用3种方法从影像和地形数据中自动提取了该区内的撞击坑。利用Clementine光谱数据对雨海北部和风暴洋东北部内玄武岩进行了分区,利用撞击坑尺寸频度法(CSFD)法得到每个玄武岩分区内的定年结果。对比该地区之前的定年数据后发现,使用自动识别结果得到的各分区定年结果新老整体趋势上与之前研究结果基本一致,但存在一定偏差。根据自动识别定年结果,认为该地区玄武岩新老顺序大致为：雨海东部(3.56 Ga)-虹湾(3.38 Ga)-风暴洋东北部(2.74 Ga)-雨海西部(2.63 Ga)-柏拉图坑(2.37 Ga)。结合撞击坑自动识别技术和CSFD法,形成了一条利用影像和地形遥感数据快速得到月球表面地质年龄的方法,为月球年代学研究提供一种新途径。