雷达显示月球的金属成分比研究人员想象的要多

一开始是为了寻找潜伏在极地月球陨石坑里的冰，后来变成了一项意想不到的发现，这可能有助于澄清月球形成的一些模糊历史。

NASA月球勘测轨道飞行器(LRO)上的微型无线电频率(Mini-RF)仪器的团队成员发现了新的证据，表明月球的地下可能比研究人员想象的更富含铁和钛等金属。这一发现发表在7月1日的《地球和行星科学快报》(Earth and Planetary Science Letters)上，可能有助于更清楚地了解地球和月球之间的联系。

来自马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯应用物理实验室(APL)的迷你射频首席研究员、该项研究的合著者维斯·帕特森(Wes Patterson)说:“LRO任务和它的雷达设备继续给我们带来关于我们最近邻居的起源和复杂性的新见解。”

这张照片是根据美国宇航局的月球勘测轨道飞行器的数据拍摄的，显示了我们从地球上看到的月球表面。我们对我们最近的邻居了解得越多，我们就越了解月球是一个充满活力的地方，它拥有有用的资源，有一天甚至可以支持人类的存在。
资料来源：NASA / GSFC / Arizona State University

大量证据表明，月球是火星大小的原行星和年轻的地球碰撞的产物，形成于残留的碎片云的引力坍缩。因此，月球的主要化学成分与地球非常相似。

然而，如果仔细观察月球的化学成分，这个故事就变得模糊起来。例如，在月球表面明亮的平原上（称为月球高地），岩石中含有的含金属矿物比地球少。如果地球在撞击前已经完全分化为地核、地幔和地壳，而使得月球大部分缺乏金属元素，则可以解释这一发现。但看看月球上的玛利亚——广袤而黑暗的平原——那里的金属含量比地球上许多岩石还要丰富。

这种差异使科学家感到困惑，导致了许多有关影响原行星的因素可能导致差异的问题和假设。Mini-RF小组发现了一种奇怪的模式，可能会找到答案。

研究人员试图利用微型射频技术来测量月球北半球陨石坑地面上堆积的月球土壤中的电学特性。这种电学性质被称为介电常数，这是一个比较物质和空间真空传输电场的相对能力的数字，可以帮助定位隐藏在火山口阴影中的冰。然而，研究小组注意到这种特性随着陨石坑的大小而增加。

对于大约1到3英里(2到5公里)宽的陨石坑，材料的介电常数随着陨石坑的增大而稳定增加，但对于3到12英里(5到20公里)宽的陨石坑，介电常数保持不变。

这种模式的发现为一种新的可能性打开了一扇门。由于形成更大陨石坑的流星也会在月球的地下挖得更深，因此研究小组推断，更大陨石坑内尘埃介电常数的增加可能是流星挖掘了地表下的铁和钛氧化物的结果。介电特性与这些金属矿物的浓度直接相关。

如果他们的假设是正确的，那就意味着月球表面的前几百米只有少量的铁和钛氧化物，但在表面之下，有一个稳定的增长，丰富的和意想不到的财富。

通过比较微型射频雷达拍摄的陨石坑底部的雷达图像，以及LRO广角相机、日本的月亮女神号和美国宇航局的月球探测仪拍摄的金属氧化物地图，研究小组发现了它所怀疑的事实。更大的陨石坑，随着介电材料的增加，也含有更丰富的金属，这表明从0.3到1英里(0.5到2公里)的深度挖掘的铁和钛氧化物比从月球表面的0.1到0.3英里(0.2到0.5公里)的深度挖掘的更多。

“来自Mini-RF的令人振奋的结果表明，即使在月球运行了11年之后，我们仍在发现我们最近的邻居的古老历史，” NASA马里兰州戈达德太空飞行中心的LRO项目科学家诺亚·佩特罗说。“ MINI-RF数据对于告诉我们月球表面的特性具有极其重要的价值，但我们使用该数据来推断45亿年前发生的一切！”

这些结果是根据美国宇航局最近的重力恢复和内部实验室(GRAIL)任务的证据得出的，该任务表明，在月球巨大的南极——艾特肯盆地下面几十到几百公里处存在着大量的高密度物质，这表明高密度物质并非均匀分布在月球的地下。

研究小组强调，这项新研究无法直接回答有关月球形成的悬而未决的问题，但是它确实减少了月球地下金属和钛氧化物分布的不确定性，并提供了更好地了解月球形成和形成的关键证据，以及它与地球的联系。

海吉说：“这确实提出了一个问题，即这对于我们之前的编队假设意味着什么。”

为了找到更多的证据，研究人员已经开始研究月球南半球的陨石坑底部，看看是否存在同样的趋势。

LRO由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心管理，隶属于位于华盛顿的NASA总部的科学任务理事会。Mini-RF由APL、海军空战中心、桑迪亚国家实验室、雷声公司和诺斯罗普·格鲁曼公司领导的团队设计、制造和测试。

有关LRO的更多信息，请访问：

https://www.nasa.gov/lro

来源：

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/moon-more-metallic-than-thought