嫦娥四號進入第26月夜,研究成果揭示月球微尺度熱輻射特性_風聞
剑啸易水寒-深知身在情长在,前尘不共彩云飞。2021-01-21 22:37
來源:微信公眾號“中國探月工程”
嫦娥四號着陸器和“玉兔二號”月球車分別於1月20日21時10分和14時06分完成第26月晝工作,按地面指令完成設置,進入月夜休眠。截至目前,嫦娥四號着陸器和“玉兔二號”月球車已在月面工作749個地球日,累計行駛里程628.47米。
月球車巡視路徑圖
科研團隊根據嫦娥四號任務獲取的第一手數據,持續取得科學成果。中國科學院紫金山天文台吳昀昭研究員團隊另闢蹊徑,將可見光近紅外光譜儀(VNIS)用於熱輻射特性研究,獲得了月球在微尺度上的熱輻射特性,並對光譜進行了熱校正,相關成果發表在Geophysical Research Letters。
吳昀昭研究員首次在嫦娥三號光譜數據發現有熱輻射存在(Wu and Hapke, 2018)。嫦娥四號第一月晝光譜數據證實了該發現,第十月晝定點測量給出了更多的觀測支持。圖1可見,2μm後光譜抬升隨着太陽昇高而逐漸加強,隨着太陽下沉而逐漸降低。該發現一方面有助於正確解譯光譜數據,另一方面拓展了光譜儀應用,不僅可用於研究礦物,還可用於研究月球的熱輻射。該研究表明即便在2 μm且中緯度地區的礦物反演研究也需要進行熱校正。
圖1:第一月晝(a)、第二月晝(b)與第十月晝(c和d)光譜
即便純熱輻射區,温度與發射率的求解也是欠定方程,而中紅外既存在反射又存在熱發射,温度求解更為複雜。研究發現,除了物質成分外,熱輻射特性受微尺度粗糙度顯著影響(圖2)。除了相角,觀測與入射相對方位角的影響非常明顯(圖3)。獲得了嫦娥四號月壤微尺度地形雙向粗糙度斜率為22° - 24°。
圖2:反演與模擬的月表温度。左右兩列分別是未使用與使用粗糙度模型
圖3:模擬和觀測的温差(×與o分別表示未使用與使用粗糙度模型)與相對方位角的關係
過去對月表温度特性的研究主要是宏觀衞星遙感數據,波長上是熱紅外波段。本研究首次開展了微觀尺度和短波方面的月壤熱輻射特性研究,對於中紅外研究具有重要意義。本次研究所用譜段存在太陽反射與月球自身熱輻射疊加,光譜解析及應用存在較大困難,是研究相對較少的光譜區。而中紅外譜段非常有用,水、OH、有機質、礦物在中紅外有判斷性光譜特徵,是探測地外生命物質的關鍵譜段。
科學成果來自:中國科學院紫金山天文台吳昀昭研究員團隊