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给月球绘一张“动态CT图” |
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——我国学者完成全球首幅1:250万月球构造纲要图 |
不久前，我国对外宣布将进行载人月球探测、月球科考基地建设等活动。消息传出，国人为之振奋。然而面对茫茫月球，如果要建立月球科考基地，应该在哪里“选址”呢？
对于这一问题，近日公布的全球首幅1:250万月球构造纲要图（以下简称纲要图）或许能提供重要参考。该图由吉林大学地球探测明升体育app与技术学院教授陈圣波团队联合国内多家科研团队历经10年完成，相关研究成果近期发表在《明升体育app通报》（Science Bulletin）上。
1:250万月球构造纲要图缩略图。 受访者供图
十年研究填补国际空白
在地质研究领域，所谓“构造”是指在地球的内、外应力作用下，岩层或岩体发生变形或位移而遗留下来的形态。
“比如地球上的山脉、河流乃至悬崖、火山等，很多都属于在地球应力作用下形成的构造。”陈圣波告诉《明升官网明升体育app报》，由于月球表面没有大气，其45亿年演化过程中形成的地质构造被最大限度地保存了下来，这些构造提供了演化过程中岩层或岩体变形或位移的时空分布。
在国际上，此前并没有单独的月球地质构造图。据陈圣波团队成员、吉林大学博士，现任明升官网地质调查局工程师陆天启介绍，上世纪60年代至70年代末，美国通过阿波罗登月计划，曾对月球地质进行过调查，并绘制了相应的地图，“但那些地图仅表达一些零星的月球地质构造类型，且不成体系，也并非专门的地质构造图”。
同时，由于不同制图人员对其制图区域构造的理解不同，往往出现“同物异名”或“同词异义”的现象，导致对构造的混淆和误解。
2020年，美国曾发布由6张1:500万比例尺月球区域地质图拼接而成的全月地质图，但该地质图主要展示的是月球坑物质和玄武岩单元，仅展示了少数构造类型，也没有体现出月球的深部构造和小尺度构造。2012年，得益于“嫦娥工程”探测数据的支持，我国具备了精确识别月球构造的条件。在此背景下，吉林大学作为牵头单位，联合国内多家单位，以嫦娥工程数据为基础，结合国际其它月球探测数据和研究成果，建立了一套基于动力学机制的月球构造分类体系。
“我们结合月球的地球物理、地球明升手机、地形和构造分布特征，划分了五大构造单元。通过研制月球构造纲要图编制的标准、流程、方法和图示图例，完成了纲要图。”陈圣波说。
月球构造的“动态展示”
之所以在此次公布的构造图名称中加入“纲要”二字，是因为受比例尺的限制，对于月球表面某些小于一定尺度的构造，该图并没有加以体现。但即便如此，其显示的内容也已经十分丰富。
据陈圣波介绍，此次纲要图包括的构造要素主要涉及9类线性构造，包括推测深部断裂、浅层断裂、皱脊、月溪、月堑、坑底断裂、叶状陡坎、撞击断裂以及撞击坑链；5类环形构造，包含火山口、穹隆、质量瘤、撞击坑、撞击盆地；5个构造单元，包含三个一级构造单元和三个二级构造单元，以及着陆点、特殊地名等特殊要素，总构造元素数量超过2万个。
“要在一张图中显示如此多的信息，需要借助遥感技术，获得大量关于月球地质构造的数据，并将多种数据进行综合分析，这也是该项工作中最大的难点。”陈圣波介绍，因为很多数据涉及月球深部结构，并不能直观看出来，因此需要进行大量复杂建模计算。“这有些类似于给月球做了一个全身的CT。”
只不过，这张“CT照”并不是一张简单的“照片”，而是一次对月球地质构造演化过程的“动态展示”。
陆天启解释说，此次的研究成果主要由两部分组成，除了静态的纲要图外，还包括一个在建的专门网络平台。建成后，该平台将向公众展示月球构造的演化过程。
即便在纲要图的绘制过程中，研究团队也专门邀请专家，对该图体现的构造进行了专门的图例设计，并力求以此展示不同构造的演化过程。
“也就是说，我们通过设定规范，将月球不同的地质构造年代用不同颜色进行标识。借此区分某个构造到底产生于哪个地质年代，并由此达到在一张图上展示其演化过程的目的。”陆天启表示，正因为如此，该图对于月球整体演化过程的研究也会产生极其重要的价值。
对航天探索具有多重价值
事实上，即便抛开明升体育app研究不谈，仅就“实用性”而言，纲要图的绘制成功也有着重要价值。
比如，未来不管是进行载人登月还是建立月球科考基地，在选址方面需要考虑的首要问题，便是着陆区或建设区的地势是否平稳，以及月壳结构是否稳定，这些与该地的地质构造息息相关。
“此外，地球上的很多资源分布与所在区域的地质构造有着密切关系，月球也同样如此。” 陈圣波说，因此，未来如果涉及到对月球矿物资源的勘探和开采，月球地质构造图也会是一份十分重要的基础性资料。
如果将目光看的更长远一些，陆天启表示，在火星探测，乃至于对更遥远的土卫二、土卫六等一系列卫星进行探索的过程中，人类很可能遇到与探索月球类似的问题。如果通过编制纲要图，掌握编制类地行星地质构造图的基本方法和流程，必然会对后续探索其他星球的产生重要的借鉴意义。
值得一提的是，虽然目前纲要图已经成功绘制完成，但相关工作并未完全结束。据陈圣波透露，受限于目前我们对月球的观测能力，纲要图使用的1：250万比例尺并不能完全达到“十分清晰”的程度。后续，他们还会编制更大的比例尺，比如1: 100万或1: 50万，甚至针对某些月面地区编制更精确的构造图。“其中的一些工作，我们已经着手进行了。”陈圣波说。（来源：明升官网明升体育app报 陈彬）
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