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

“中國探月工程”微信公眾號1月21日消息，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。

圖片月球車巡視路徑圖

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GeophysicalResearchLetters。

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（WuandHapke,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2μm且中緯度地區的礦物反演研究也需要進行熱校正。

圖片圖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°。

圖片圖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

圖片圖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。