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美国44届月球与行星科学大会汇报及对我国行星科学未来发展建议: 热度 3 wjzhao 2013-6-13 16:03; 2013 年 3 月 18 ~ 22 日在美国休斯敦伍德兰兹召开了第 44 届月球与行星科学大会。我与孔凡晶研究员、孔维刚博士后参加了此次大会。现将会议活动情况和主要收获与建议汇报如下这次大会是由美国月球与行星研究所（ LPI ）、美国国家宇航局（ NASA ）和美国大学空间研究协会（ USRA ）主办的一年一度的大型科学会议。本次大会有美国、日本、印度、欧盟、中国等国家的地质学、地球物理学、地球化学、天文学、遥感技术、矿物学、岩石学、陨石学、行星年代学等不同学科领域的行星科学家共 1800 余人参加，会上全球最顶尖行星科学家就最新的行星探测结果与最新科学研究和发现作了 549 个大会主题报告，涉及 53 科学议题；作了 3038 个分组报告，涉及 235 个科学议题。并开展了讨论与交流。今年第 44 届大会的主题是 “ 好奇号 ” 登陆车探测火星新结果， GRAIL 卫星月球 1000 阶次重力场模型及对月球结构构造的最新认识。这些都对我国及我部未来行星发展规划提供了重要的指导方针和参考方向。下面将分别介绍这些成果。 1． 1000 阶次高精度月球重力场模型的建立美国发射的 GRAIL 卫星是通过测量双星之间的距离、深度等变化来测量月球重力场的梯度变化，取得了令人惊异的高精度结果。当前利用 50 km 高度卫星提供的数据建立了 420 阶次月球高精度重力场模型。 GRAIL 小组正在利用最后几个月的数据（ 2012 年 8 月 30 日到 2012 年 12 月 14 日约 3.5 个月）的 23 ~ 55 km 高度数据（采样间隔为 0.5 秒数据）计算全球 660 阶次（相当于 8.3 km ）和局部甚至能达到 1000 阶次精度（ 5.5 km ）的月球重力场模型。图 1 GRAIL 建立高阶月球重力场的研发情况图 2 GRAIL 卫星建立的高阶次月球重力场模型精度对比（ 660 阶次是精度最高的） 2 ． GRAIL 高精度月球重力场对月球内部结构和物质分布研究的初步进展利用 GRAIL 建立的高精度月球重力场并结合其他数据和模型对月球壳层结构、厚度、撞击坑结构、月球火山构造、南极艾肯盆地等给出了试探性的科学结果。 GRAIL 建立的月球重力场显示出月壳上部的密度远比原先的预计的要小，大约为 2550 kg m -3 ，且密度越接近月表越小，密度的水平变化见下图。由此得到的月壳厚度大约为 34 ~ 43 km ，比原先估计小 20 km 。 GRAIL 还得出月壳孔隙度平均值为 12% 。图 3 月壳密度模型 Mega-Regolith 层具有这个平均孔隙度。利用遥感建立的 Th 推测可能的温度深度模型来推测岩层孔隙度可能的闭合深度，得到这一层的厚度大概为 45 km 左右。月球火山地区高精度自由空气重力异常和均衡状态： Aristarchus 高原分布大量的火山碎屑岩，最大值 172 mGal ，含有高 Ti 玄武岩； Rumker 山脉最大值 76 mGal ，接近均衡状态； Cauchy 和 Hortensius 火山分布低 Ti 玄武岩，最大值 300 mGal ； Compton-Belkovich 火山可能底部含有浅部岩浆房，自由空气重力异常为正值，强度较小； Gruithuisen 和 Mairan 岩丘分布富 Si 岩浆，自由空气重力异常为正值，强度较小。 3. 月球亮温本次会议汇报了最新的 DIVINER 数据处理成果和未来展望。 DIVINER 共 9 个频段，波长范围为 0.3 μ m ~ 0.4 mm ，其中 2 个频段是用来测量月表太阳光反射效应， 3 个频段用来识别月表硅酸盐矿物，另外的 4 个频段（波长范围 12.5 ~ 200 μ m ）是用来测量月表亮温的（嫦娥一号微波测量的目的是一致的，嫦娥 1 号用于测量亮温的频率是 3 、 7.8 、 19.35 、 37 GHz ，相当于 8.1 ~ 100 mm 波长，比 DIVNER 的波长长得多，且二者频段没有重叠的区域）。 Diviner 这些数据正在用于准备 4 级产品包括高精度的全月亮温图、太阳反射率图、岩石丰度图、热物理属性图等。 Diviner 能够测量到的空间分辨率为 200 m （ 50 km 轨道高度）。嫦娥一号微波的最好的空间分辨率为 35 ~ 50 km （ 200 km 轨道高度）。图 4 DIVINER 南极区白天（左图）和晚上的亮温图（右图）图 5 嫦娥 1 号微波北（左图）南（右图）极白天亮温图图 6 嫦娥 1 号微波北（左图）南（右图）极夜晚亮温图 3．火星月球环境实验室和实验场模拟研究多国联合建立模拟月球环境实验室。包括 ISAR （ International Space AnalogyRock Collection 国际空间岩石学测试）、 CASPER （ Center for Astrophysics, Space Physics and Engineering Research 天体物理学、空间物理学和工程研究中心）用于月球环境模拟研究实验室；郑棉平院士和王阿莲教授合作的青海柴达木大浪滩研究成果（主要涉及含 Mg 等硫酸盐矿物的类比研究）也在此分组作了报告。 ISAR 欧空局和法国国家空间中心联合建立的，建立最具代表性的岩石用于空间任务仪器的测试和定标。本次会议主要包括研究在塞浦路斯 Skouriotissa 矿区类似的水成环境下的玄武岩环境作为类似的实验场地区，研究在不同温度和 pH 值环境下形成的不同矿物从而解释早期火星水环境下形成的矿物。 ISAR 实验室在本次会议中展示其利用“精神号”火星登陆车在 Gusev 火星坑对该地玄武岩的分析成果来进行人工合成该玄武岩从而显示其形成和演化的条件并表明了存在微生物的可能性。 CASPER 中心是有美国贝勒大学和德国斯图加特大学联合建立的，本次主要介绍其用于模拟空间等离子环境，其中用于模拟月球等离子层和太阳风之间的作用，从而了解月球微弱磁层的变化。 4．地月撞击坑撞击模拟研究本次会议对于撞击坑的研究主要包括 3 个方面：从实验角度的撞击动力学、从分析模拟角度的撞击动力学以及月球撞击坑的研究。其中 NASA 专门建立一个用于研究月球撞击作用过程的实验室— AVGR （ Ames Vertical Gun Range ）。这一实验装置可用金属物质、矿物和玻璃最大加速到 7 km /s 来研究撞击过程。撞击的过程主要是研究撞击体的速度以及目标体的孔隙度、饱和度、强度对撞击坑大小、深度上的影响；有些科学家还试图模拟地球 - 月球形成之初的大撞击的过程；模拟多环盆地（最大最复杂的撞击盆地）受撞击作用的影响过程；地球撞击坑与月球撞击坑的对比；模拟撞击作用对于行星土分布特征的影响；研究高温高压对于撞击性矿物产生的影响。 5．行星制图图 7 行星制图基本流程框架（ 1 ）地形数据建立图 8 利用 LOLA 激光高度计建立的月球极区光照图图 9 HiRISE 立体相机机建立 Gale 登陆点区域高程图（ 2 ）光度学图 10 火星 HRSE 建立的反照率图（ 3 ）光谱学图 11 CRISM 建立的矿物成分图 6．冲积扇显示火星上曾经大量水存在的可能性 “好奇号”火星登陆车发现了登陆点附近 Gale 坑处的 Peace Vallis Fan “和平谷冲积扇”（图 12 ）。火星的详细内容请见本书孔维刚和孔凡晶教授的文章“火星探测新进展”。图 12 “好奇号”火星登陆车发现的“和平谷冲积扇”的沉积岩杨宏伟（中国地质科学院）; 个人分类: 科研笔记|6297 次阅读|3 个评论

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