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空间科学攀登团队行星科学课题组在嫦娥五号着陆区撞击坑年龄研究上取得新进展
2021-11-09     (点击: )

近日,空间科学攀登团队行星科学课题组在嫦娥五号着陆区撞击坑年龄研究上取得新进展,以“嫦娥五号着陆区周缘三个撞击坑的年龄及其地质意义”为题的研究成果发表在行星科学国际权威期刊Icarus(侯旭婷、付晓辉等,2021,Icarus)。

2020年11月,嫦娥五号成功着陆在月球风暴洋东北部地区(43.06°N,51.92°W),并返回1731g月壤样品。该地区主要被埃拉托逊纪玄武岩所覆盖,月壤也主要由当地玄武岩发育而成。然而,月球撞击作用可能会导致外部溅射物与当地物质混合。经过不同研究团队近年的研究发现,着陆区周缘Pythagoras、Aristarchus、Sharp B、Copernicus及Harpalus等撞击坑的溅射物,可能混入到嫦娥五号着陆区的月壤中。其中,Pythagoras、Sharp B、Harpalus等三个撞击坑的年龄尚未确定。

空间科学攀登团队行星科学课题组利用遥感探测任务获取的月面高分辨率影像识别了各撞击坑的坑底、溅射毯、冲击熔融池上分布的小撞击坑。所选择的定年区域及用于定年的小撞击坑均排除了坑群、坑链等典型二次撞击坑。而后,使用撞击坑大小频率分布 (Crater Size-Frequency Distribution)方法来获得这三个撞击坑的绝对模拟年龄和撞击坑密度值 (N(1)/(km-2))。

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图1 嫦娥五号着陆区周缘主要撞击坑分布

研究结果显示,Pythagoras是一个埃拉托逊纪撞击坑,绝对模式年龄是2.13 ± 0.16 Ga (N(1) =1.79 × 10−3km−2)。SharpB和Harpalus相对年轻,均为哥白尼纪撞击坑。Sharp B撞击坑的年龄是1.01 ± 0.12 Ga(8.46 × 10−4km−2);Harpalus撞击坑的年龄是1.10 ± 0.04 Ga (9.22 × 10−4km−2)。结合嫦娥五号玄武岩定年的最新结果,本研究构建了嫦娥五号着陆区的地层关系。其中,Pythagoras撞击坑的溅射物可能位于该嫦娥五号玄武岩单元之下,Harpalus及Sharp B的溅射物可能位于嫦娥五号着陆区表层。据此推测Sharp B和Harpalus的溅射物应混入到嫦娥五号着陆区月壤中。

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图2 所研究的撞击坑在月球年代曲线上的分布

与月海玄武岩样品一样,高地溅射物样品同样具有重要的年代学意义。美国阿波罗12号、17号任务所返回的高地溅射物研究,分别获得了月球哥白尼撞击坑和第谷撞击坑年龄。在嫦娥五号月壤的研究中,也可以针对性搜集其中的高地溅射物,并用Ar-Ar法确定撞击事件的年龄。把实验室获得的撞击年龄和遥感研究得到的撞击坑密度值相结合,也将为月球年代学曲线提供新的定标点。

近年来,空间科学攀登团队行星科学课题组围绕嫦娥工程、天问一号等深空探测国家战略需求,在月球地质学、陨石学及天体化学、行星遥感与光谱学等方面取得了一系列研究成果。本研究得到中科院先导专项、民用航天技术预先研究项目、国家自然科学基金等项目资助。

文章信息:Hou, X., Fu, X., Qiao L., Li B., et al. (2021). Absolute model ages of three craters in the vicinity of the Chang'E-5 landing site and their geologic implications. Icarus, Volume, 372.

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103521003857

作者:付晓辉

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