嫦娥三号登陆月球虹湾:揭秘高纬度陨石坑的探秘之旅

今天,月球上的一片神秘土地——虹湾,将迎来来自地球的贵客。中国的“嫦娥”探测器将携“玉兔”月球车,在此着陆。与以往美国和苏联的探测器多选择月球赤道附近不同,中国此次选择的虹湾地区位于月球高纬度区域,这片39亿年前由陨石撞击形成的巨大盆地,将成为人类探索月球的最北疆域。

中科院院士、中国探月工程领导小组高级顾问欧阳自远幽默地表示,传说中嫦娥居住的广寒宫,或许就藏在这片虹湾之中。虹湾,又称彩虹湾,位于月球雨海的西北角,形似一条横跨东西300多公里、南北100公里的巨大平原。这片区域原本是陨石撞击形成的深坑,后被玄武岩覆盖,而撞击产生的物质则堆积成了周边的侏罗山脉。

雨海,作为月海的一部分,并非真正的海洋,而是月球表面那些暗色区域的俗称。据传,伽利略在发明天文望远镜后,用低倍率望远镜观测月球时,看到月球上有明暗相间的区域,明亮处能分辨出高山,而暗色斑块则模糊不清,误以为与地球海洋相似,因此命名为“海”或“洋”。有科学家解释,这些暗色区域更可能是陨石撞击形成的巨大盆地。

虹湾并非真正的海湾,而是月海向内陆的延伸。这片区域北面和西面被山脉环绕,东南方则较为开阔。月球上的湾有五个,分别是露湾、暑湾、中央湾、虹湾和眉月湾。目前虹湾的地势从东南向西北逐渐降低,但整体坡度平缓,大部分区域为平原,罕见巨石,为嫦娥三号着陆、玉兔车巡视提供了理想的自然环境。

与苏联、美国早期近乎“盲降”的探测器相比,嫦娥三号进行了充分的准备。嫦娥一号、二号以及近年来多国月球轨道探测器都对虹湾进行了详细探测,为嫦娥三号提供了丰富的资料和有价值的探索方向。目前对虹湾最详尽的认识,来自于嫦娥二号卫星,它几乎探测了嫦娥三号将要经过的路线。其中一项关键技术是确保飞抵近月点时,高度恰好位于虹湾上空。三年前,嫦娥二号成功试验了飞临15公里高度的技术。

不仅如此,嫦娥二号还是一位出色的摄影师。在飞抵虹湾上空15公里时,它用立体相机拍摄了虹湾局部的高精度照片,分辨率达1米多。照片显示,月面上覆盖着玄武岩质的月壤,分布着大小不一的环形坑和石块。对于“伤痕累累”的月球来说,这片区域已属相对平坦,非常适合软着陆。

欧阳自远透露,选择虹湾作为落月点并非偶然,最初有五个备选方案,每个都有其优势。经过一系列指标评估,虹湾以微弱优势胜出,成为最终落月点。欧阳自远介绍,落月地选择主要参考五大条件:首先,通信条件要好,由于地球无法看到月球背面,需要在月球正面降落;其次,阳光充足,虽然南北极也能降落,但太阳能能量密度低,阳光无法直射;第三,科学价值高,可以研究的问题多;第四,地势平坦,首次“落月”要避开坑洼、悬崖等危险区域,虹湾的平原地形非常适合降落;第五,其他国家尚未勘察过,美国和苏联的探测器多集中在月球赤道附近,高纬度地区较少,虹湾是月球研究的空白区,希望了解那里的地质构造和岩石成分。

此外,虹湾的面积相当于我国几个省,因此在虹湾区域也选择了多个落月点,具体着陆点还需根据实际飞行轨道确定。欧阳自远表示,“没有必要固定在某个点,为了这个进行轨道调整,多点选择更灵活。”

展望未来,嫦娥三号落月有望揭示虹湾地区的深层次信息。轨道探测难以揭示史前熔岩的来源深度、喷发期次等细节,而此次落月将提供这些关键数据。许多人关注月球矿物资源,据各国探测器报告,月球表面主要矿物为斜长石、辉石和橄榄石,后两种含有铁、镁等元素。虹湾内物质的光谱吸收特征显示,这里含有大量辉石。铁、钛等元素的相对含量对区分月球岩石类型、研究地质演化至关重要。此前多光谱数据显示,虹湾内铁元素含量较高,钛元素含量中等,而雨海区铁元素含量较低、钛元素较多。在虹湾内,由于多次岩浆活动影响,不同区域的铁、钛元素含量差异较大,这些发现为嫦娥三号选择着陆点提供了参考依据,待其探测结果传回后,还能与早期数据进行对比,验证相关结论。

虹湾内的主要直观看点是当地最大的撞击坑“拉普拉斯A”。如果“玉兔”能走到虹湾东缘,站在坑边,将看到一个口沿直径八千米、垂直落差约1.6千米、形似火锅的巨坑。由于坑口边缘遍布喷射覆盖物,从科考价值来看,从坑边走过犹如驶入深坑探测。在这个大坑东侧横亘着一组虹湾最大的月岭,这些月岭犹如一字形雁阵南北向排列,长达200多公里,“海拔”200多米。此外,虹湾与侏罗山脉交界处有很多蜿蜒曲折的狭长沟槽,学名月溪,其中最长的一条绵延近70公里。关于月岭和月溪的来历,有“构造运动”、“岩浆活动”等成因假说,或许只有实地勘察才能管窥真相。

档案:月球有多大
月球基本上是个圆球体,平均直径约为3476千米。地球直径是月球直径的3.6倍。从月球上看地球,是一个美丽的飘着白云的蓝色星球。太阳则更大,相当于130万个地球,6300多万个月球。如果太阳和月亮与地球的距离相等,那么,我们从地球上看到的太阳和月亮的相对大小就像是大西瓜和小芝麻。但由于太阳离我们比月亮要远得多,所以我们有时候反而觉得月亮比太阳更大。月球的表面积有3800万平方千米,大约是中国陆地面积的4倍,还不如我们亚洲的面积大。月球的体积仅为地球的1/49。

月球只能看一面
月球以3683千米/小时的速度绕地球运行,绕地球一周的公转周期为27.3个地球日。月球在绕地球公转的同时进行自转,周期也是27.3个地球日,都正好是一个恒星月(23日743分11秒钟),自转周期与公转周期完全相同的现象称为“同步自转”。由于月球公转一圈的同时也自转一圈,所以我们在地球上只能看见月球的正面,而永远看不见月球背向地球的另一面。地球上每天是24小时,而月球上的一天约相当于地球上的27天,而且13天半是阳光普照的白天,13天半是寒冷的黑夜。

月球有多亮
看到又大又圆的月亮时,几乎没有人不赞叹它那皎洁的光芒。但月球本身并不发光,只是因表面反射太阳光发亮。从天文学角度讲,月球的反照率只有0.07,换句话说,它只反射了照射到它上面太阳光的7%,其余都被月球表面吸收。与太阳相比,月球的平均亮度仅为太阳的1/465000,由于日、月、地三个天体之间的距离不断变化,它相对太阳的亮度变化范围从1/630000到1/375000。另外,月亮圆缺变化时,它的亮度也有变化,如以满月时的亮度为100,最大时和最小时可以相差几十倍或更多。

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