中大新聞網訊（通訊員張領）近日，地球科學與工程學院張領副教授團隊利用“玉兔二號”月球車搭載的探月雷達數據，首次全方面展示了一個位于月球背面的埋藏撞擊坑的地下結構全貌。這項研究為理解月球撞擊坑的地下響應機制提供了直接證據，同時為南極-艾特肯盆地內的撞擊年代和撞擊物的起源提供了新的限制。相關成果在國際頂級地學期刊《Earth and Planetary Science Letters》上發表。
撞擊坑是月球表面最普遍、最顯著的地質特征，它們是太陽系早期劇烈碰撞歷史的忠實記錄者。長期以來，對月球撞擊坑的研究多依賴于表面形貌分析和數值模擬，但對于撞擊事件如何在月表之下改造巖層，一直缺乏直接的觀測證據。嫦娥四號任務的著陸區位于月球背面南極-艾特肯盆地內的馮·卡門撞擊坑（圖1），為深入研究月球的早期地質歷史和撞擊內部響應結果提供了絕佳的條件。
圖1 嫦娥四號著陸區及該區域主要地質事件的時間序列。
為深入剖析月球撞擊事件，張領副教授及其合作研究團隊利用中國嫦娥四號任務“玉兔二號”月球車搭載的探月雷達，對長達65個月球日、總計約1600米的巡視路徑所采集的數據進行了綜合分析。利用其高、低頻雙通道，實現了從淺到深、清晰連貫的地下結構成像（圖2、圖3）。
圖2 高頻探月雷達處理結果。
圖3 低頻探月雷達處理結果。
探月雷達結果顯示，在著陸區下方，掩埋著一個完整的古老埋藏撞擊坑。該撞擊坑直徑達484米，其引發的地下結構特征延伸至215米深處。通過綜合分析，研究團隊還構建了一個包含12層的地層結構（圖3），揭示了由月壤、古月壤層、濺射沉積和玄武巖單元構成的復雜地質序列。更重要的是，這些雷達圖像首次提供了撞擊坑地下改造過程的原位證據，清晰識別出典型的撞擊坑地下特征，包括：改造區、放射狀坍塌、中央回彈和深部斷裂系統（圖2b）。在此基礎上，還根據雷達數據的空間分布，重建了該撞擊坑的三維結構（圖4）。
圖4 重建的隕石坑三維結構及形態。
這項工作的意義不僅是首次為這一個埋藏于月背的撞擊坑繪制了一幅“三維肖像”，更重要的是，它為整個撞擊坑科學領域提供了關鍵的、前所未有的地下原位數據，為了解撞擊坑的內部響應提供了直接證據，為驗證和改進現有的撞擊動力學模型提供了不可或缺的物理約束。嫦娥四號的探月雷達讓我們真正“看”到了月球古老地質活動留下的印記，“聽”到了月球古老撞擊疤痕之下，來自億萬年前的回響。
本論文第一作者為中山大學地球科學與工程學院張領副教授，合作者包括高銳院士和盧紹平教授等，以及吉林大學董新桐，澳門科技大學徐懿，香港大學錢煜奇等。
