△1：250萬月球構造綱要圖縮略圖。受訪者供圖 《中國科學報》
不久前，我國對外宣布將進行載人月球探測、月球科考基地建設等活動。消息傳出，國人為之振奮。然而如果要建立月球科考基地，面對茫茫月球，應該在哪里“選址”呢？
對于這一問題，近日公布的全球首幅1：250萬月球構造綱要圖（以下簡稱綱要圖）或許能提供重要參考。該圖由吉林大學地球探測科學與技術學院教授陳圣波團隊聯合國內多家科研團隊歷經10年完成。相關研究成果近期發表于《科學通報》。
十年研究填補國際空白
在地質研究領域，所謂“構造”，是指在地球的內、外應力作用下，巖層或巖體發生變形或位移而遺留下來的形態。
“比如地球上的山脈、河流乃至懸崖、火山等，很多都屬于在地球應力作用下形成的構造。”陳圣波告訴《中國科學報》，由于月球表面沒有大氣，其45億年演化過程中形成的地質構造被最大限度保存了下來。這些構造提供了演化過程中巖層或巖體變形或位移的時空分布。
在國際上，此前并沒有單獨的月球地質構造圖。據陳圣波團隊成員、吉林大學博士，現任中國地質調查局工程師陸天啟介紹，上世紀60年代至70年代末，美國通過阿波羅登月計劃，曾對月球地質進行過調查，并繪制了相應的地圖，“但那些地圖僅表達了一些零星的月球地質構造類型，且不成體系，也并非專門的地質構造圖”。
同時，由于不同制圖人員對其制圖區域構造的理解不同，往往出現“同物異名”或“同詞異義”現象，導致人們對構造的混淆和誤解。
2020年，美國曾發布由6張1：500萬比例尺月球區域地質圖拼接而成的全月地質圖，但該地質圖主要展示的是月球坑物質和玄武巖單元，僅展示了少數構造類型，也沒有體現出月球的深部構造和小尺度構造。
2012年，得益于嫦娥工程探測數據的支持，我國具備了精確識別月球構造的條件。在此背景下，吉林大學作為牽頭單位，聯合國內多家單位，以嫦娥工程數據為基礎，結合國際其他月球探測數據和研究成果，建立了一套基于動力學機制的月球構造分類體系。
“我們結合月球的地球物理、地球化學、地形和構造分布特征，劃分了五大構造單元。通過研制月球構造綱要圖的編制標準、流程、方法和圖示圖例，完成了綱要圖。”陳圣波說。
月球構造的“動態展示”
之所以在此次公布的構造圖名稱中加入“綱要”二字，是因為受比例尺限制，對于月球表面某些小于一定尺度的構造，該圖并沒有加以體現。但即便如此，其顯示的內容也已經十分豐富。
據陳圣波介紹，此張綱要圖的構造要素主要涉及9類線性構造，包括推測深部斷裂、淺層斷裂、皺脊、月溪、月塹、坑底斷裂、葉狀陡坎、撞擊斷裂以及撞擊坑鏈；5類環形構造，包含火山口、穹隆、質量瘤、撞擊坑、撞擊盆地；5個構造單元，包含3個一級構造單元和3個二級構造單元，以及著陸點、特殊地名等特殊要素，總構造元素數量超過兩萬個。
“要在一張圖中顯示如此多的信息，需要借助遙感技術獲得大量關于月球地質構造的數據，并將多種數據進行綜合分析。這也是該項工作中最大的難點。”陳圣波介紹，很多數據涉及月球深部結構，并不能直觀反映，因此需要進行大量復雜建模計算。“這類似于給月球做了一個全身的CT。”
不過，這張“CT照”并不是一張簡單的“照片”，而是一次對月球地質構造演化過程的“動態展示”。
陸天啟解釋說，此次研究成果主要由兩部分組成，除了靜態綱要圖外，還包括一個在建的專門網絡平臺。建成后，該平臺將向公眾展示月球構造的演化過程。
在綱要圖繪制過程中，研究團隊邀請專家，對該圖體現的構造進行了專門的圖例設計，力求以此展示不同構造的演化過程。
“也就是說，我們通過設定規范，將月球不同的地質構造年代用不同顏色進行標識，借此區分某個構造到底產生于哪個地質年代，并由此達到在一張圖上展示其演化過程的目的。”陸天啟表示，正因為如此，綱要圖對月球整體演化過程研究會產生極其重要的價值。
對航天探索具有多重價值
事實上，拋開科學研究不談，僅就“實用性”而言，綱要圖的繪制成功也有著重要價值。
比如，未來不管是進行載人登月還是建立月球科考基地，在選址方面需要考慮的首要問題便是著陸區或建設區的地勢是否平穩，以及月殼結構是否穩定。這些與該地的地質構造息息相關。
“此外，地球上很多資源分布與所在區域的地質構造有著密切關系，月球也同樣如此。”陳圣波說，因此，未來如果涉及月球礦物資源勘探和開采，綱要圖也會是一份十分重要的基礎性資料。
陸天啟表示，將目光放得更長遠一些，在對火星探測，乃至于對更遙遠的土衛二、土衛六等一系列衛星進行探索的過程中，人類很可能遇到與探索月球類似的問題；如果通過編制綱要圖，掌握編制類地行星地質構造圖的基本方法和流程，必然會對后續探索其他星球產生重要的借鑒意義。
值得一提的是，雖然目前綱要圖已經成功繪制完成，但相關工作并未完全結束。據陳圣波透露，受限于目前我們對月球的觀測能力，綱要圖使用的1：250萬比例尺并不能達到“十分清晰”的程度。后續，他們還會編制更大的比例尺，比如1： 100萬或1： 50萬，甚至針對某些月面地區編制更精確的構造圖。“其中一些工作我們已經在著手進行了。”陳圣波說。
來源：中國科學報
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