我探月發(fā)現(xiàn)“玉兔”山 為何此前被隱藏？
近來，中國科學院上海天文臺研究員平勁松等人在研究嫦娥一號搭載的激光高度計所獲得的月球全球三維地形模式的過程中，在月球正面風暴洋西部新證認了一個直徑約300千米、高度約2千米的火山，研究人員暫時稱其為“玉兔”山。此外，研究人員還同時修正了“玉兔”山以北300千米左右的“桂樹”火山三維地形。
此項研究成果發(fā)表在《科學通報》2009年第54卷第20期上。平勁松向《科學時報》記者介紹，該發(fā)現(xiàn)對研究月球正面演化過程有重要的參考價值。
據(jù)悉，該項目得到了中國科學院“百人計劃”和創(chuàng)新研究計劃、上海市導航重點實驗室、北京航天指揮控制中心飛行力學實驗室專項研究基金、國家自然科學基金面上項目及國家“863”計劃的資助。
風暴洋中的“玉兔”火山
“桂樹”火山和“玉兔”火山位于月球正面的風暴洋西部。據(jù)悉，風暴洋是月球上最大的月海，位于月球正面的西側(cè)，南北直徑大于2500公里，面積約400萬平方公里。它的四周有小型的月海，如南面的云海、北側(cè)的雨海等。風暴洋內(nèi)還有許多引人注目的環(huán)形山，如哥白尼環(huán)形山、開普勒環(huán)形山等。
平勁松介紹，歷史上多個無人月球探測器都在風暴洋進行軟著陸探測，包括月球9號、月球13號、觀測者1號和觀測者3號。阿波羅12號登月艙也在風暴洋著陸，宇航員皮特·康拉德和艾倫·賓出艙活動，并取回34.6千克的月巖和月壤。遙感探測和采樣分析表明，和其他月海一樣，風暴洋由遠古火山噴發(fā)形成的玄武巖構(gòu)成，年齡約32億～40億年。
研究人員在研究嫦娥一號搭載的激光高度計所獲得的月球全球三維地形模式的過程中發(fā)現(xiàn)，該地形模型給出的風暴洋的西部區(qū)域有南北兩塊高地，北面的高地中心位于（25°N，310°E），半徑約250公里、高度約3公里。大多數(shù)月球探測得到的照相影像上可以看到這個高地，撞擊坑Aristarchus, Herodotus以及月谷Schroteri均位于此區(qū)域。南邊黑實圓內(nèi)的高地中心位于（14°N，308°E），它距盆地底部的高度約為2公里，半徑約為300公里，顯示出了一個完整的火山沉積地貌。
在給出正式的名字前，研究人員分別暫稱北部的高地為“桂樹”山，南部的高地為“玉兔”山。平勁松介紹，這兩個名字分別取自中國古代月亮上關(guān)于廣寒宮桂花樹與玉兔的傳說。“以上地名沒有出現(xiàn)在現(xiàn)有月面地貌的正式名稱中，我們正在向中國和國際負責月面地名命名的權(quán)威機構(gòu)申請上述命名。”平勁松說。
據(jù)介紹，日本月亮女神搭載的激光高度計所獲取的月球全球三維地形圖中也可清晰地看到這兩個高地。
“玉兔”山緣何被“隱藏”
然而，在美國的克萊門汀探測器和嫦娥一號探測器的照相數(shù)據(jù)中，在該區(qū)域都沒有顯示出任何異常的地貌特征，那里只是一片灰黑色的平坦之地。
“‘玉兔’山?jīng)]有被光學探測器探測到的原因并不復雜。”平勁松說。
地形數(shù)據(jù)表明，“玉兔”山西面和東面的山坡的坡度分別為1%和2%。在早期的照相和嫦娥一號照相結(jié)果中可以看到，來自附近區(qū)域的高反照率輻射撞擊坑，Aristarchus和Kepler撞擊坑的強照明淹沒了整個“玉兔”山和部分的“桂樹”山區(qū)域。月面白天“燈下黑”的照明影響在20世紀70年代已被注意到，這種效應把輻射撞擊坑附近的低反照率的緩變地形區(qū)域隱藏在了強光之后。如此強的照明效應，使得歷史上極軌探測器和低軌道傾角探測器搭載的照相設備，在此之前得到的這里的影像數(shù)據(jù)只顯示出了高出底部300多米的緩坡，未能清晰繪出“玉兔”區(qū)域完整的火山特征。這種效應也受到來自于東南面稍遠一點的撞擊坑Copernicus的影響。由于這個原因，在歷史上即使是地球上的光學望遠鏡也未能鑒別出“玉兔”山。
“玉兔”山和“桂樹”山位于風暴洋中由月海玄武巖組成的火成巖區(qū)域。由于月球沒有經(jīng)歷過類似地球的板塊構(gòu)造，其表面分布的高正地形只有兩種成因：一是火山建造，呈點狀穹窿分布；二是撞擊坑周邊形成的環(huán)形高地或環(huán)形山。
顯然，這兩個山型地貌不可能是由撞擊形成的。
早期的研究已表明，不同尺度的月面穹隆都是火山遺跡，而且通常月面火山的直徑在180公里以下。“玉兔”山和”桂樹”山的直徑大于250公里，這樣大規(guī)模的月面火山還是很少見的。另外，“玉兔”火山上還分布著大大小小200多個幾到二十幾公里直徑的火成小丘，這些火成小丘有一個非正式的名字叫瑪流斯小丘群（Marius Hills）。在“玉兔”山的西南部，彎曲的熔巖流地貌出現(xiàn)在撞擊坑Reiner和山周圍的其他一些地方。在該區(qū)域地形與重力強的正負強相關(guān)，表明高密度幔物質(zhì)和低密度殼物質(zhì)在該地區(qū)交替存在，暗示曾經(jīng)發(fā)生過地幔物質(zhì)大量涌上涌出的地質(zhì)過程，支持了火山遺跡的觀點。此外，“桂樹”山與“玉兔”山類似的地貌、重力以及光學特征也預示它們相同的起源和演化歷史。
據(jù)研究人員初步估計，它們的地質(zhì)年代位于前雨海紀和后風暴洋紀之間。“玉兔”山區(qū)域較低的撞擊坑密度表明，它可能產(chǎn)生于前雨海的后期。該區(qū)域的地形地貌比目前人類對它的認識要復雜得多，日本月亮女神探測以及未來嫦娥月球探測計劃獲取的更高空間分辨率的數(shù)據(jù)，將有益于對該區(qū)域的地質(zhì)演化過程作進一步研究和解釋。
