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火星北部古海洋假说的新的岩石学证据

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近日,黄俊教授(论文共同一作)和团队成员博士生王乐和肖潇参与的研究成果《乌托邦平原海洋沉积岩石的证据:祝融号火星车的观测》发表在《国家科学论评》(National Science Review: 影响因子23.178)上。该研究报道了首次在火星表面发现的海洋沉积岩的岩石学证据,证明了火星北部曾经存在过海洋。 火星北部是否曾经存在海洋,一直是火星科学中备受关注的重大问题。前人通过地形地貌分析和数值模拟提出古海洋假说,但现有的证据都存在较大争议。中国的”天问一号”祝融号火星车发现了火星上古代海洋沉积岩的证据,让人们看到了这个星球的早期温暖潮湿的历史。祝融号火星车于2021年5月登陆火星,已经在火星北部的乌托邦平原开展了一年多的探测。乌托邦平原也被认为曾经被海洋覆盖,并形成了一个特殊的地质单元,被称为北方荒原组。 一直以来,北方荒原组地质单元的性质、其内部结构以及其形成环境仍然是未知的。在过去的一年多时间里,”祝融”号在北部荒原组地层上穿越了近两公里的范围,对沿途暴露的石块进行了拍照和成分探测。肖龙教授团队对这些岩石的结构和构造进行了详细的分析,通过和地球上不同成因的岩石以及已知的火星岩石进行对比,认为这些岩石发育了只有海洋中才能形成的沉积构造。其中的细小双向层理构造指示了双向水流特点,与地球浅海环境中的潮汐流一致,为火星上存在古海洋提供了强有力的证据。考虑到这些岩石分布在前人推测的古海岸线以北约280千米的地方,该团队认为这些沉积岩可能形成于海洋退缩的时期。 论文在北方荒原组中发现的这些沉积构造为重塑火星的历史,以及火星过去的生命宜居性提供了新的启示。未来对该区域的深入探测和采样返回,将加深我们对火星宜居性和生命痕迹保存的认识。 该成果得到国家自然科学基金、民用航天预研项目等的联合支持。 论文链接:https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwad137/7160482?searchresult=1&login=false 评论文章链接:https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwad146/7170609?searchresult=1&login=false

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新的月表主要氧化物和Mg#数值地图

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摘要:月表元素分布是月球地质研究的重要素材。利用表面就位探测数据和采样返回样品化学成分结合遥感探测数据计算全月元素分布是一种重要的手段。中国地质大学(武汉)和武汉大学的研究团队利用我国嫦娥五号返回月球样品的化学成分和嫦娥三号就位探测的月壤成分,以及前期月球样品的化学成分,利用一维卷积神经网络算法(1D-CNN)重新处理了月球轨道多光谱数据(MI),制作了五种主要氧化物(Al2O3、CaO、FeO、MgO和TiO2)和Mg#新的数值地图。这些地图有望对后续月球地质研究和探测提供一些新的启示。 主要内容:月球表面主要氧化物及Mg#(Mg/(Mg+Fe)摩尔百分比)值对于揭示月球的岩石学特征至关重要,这些岩石学特征记录了月球的起源及地质演化历程。另外,典型相关元素丰度(铁和钛)的研究也对月球资源开发、基地建设有着重要意义。铁、钛等元素在紫外(UV)和可见近红外(VNIR)波段具有吸收特征,主要氧化物含量可通过光学遥感数据反演(Lucey, 1995);同时,国内外月球探测任务获取了大量月表氧化物“地面真值”数据(图1)。光学遥感数据和月表氧化物“地面真值”数据的结合,为月表全球氧化物的反演提供了契机。 图1 月球探测任务采样点主要氧化物含量“地面真值”位置(注:CE-3为月球车分析数据) 数据上,我们选用空间分辨率更高(约59米/像元)、受地形阴影干扰小的MI数据(Ohtake等,2013);方法上,我们采用一维卷积神经网络(1D-CNN)来构建数学模型,来描述主要氧化物含量“地面真值”与遥感数据采样点位置反射率值之间的关系。1D-CNN模型网络结构如图2所示,网络的输入数据对应MI多光谱数据的8个波段的光谱反射率值。卷积层用于提取特征向量。为了避免过度拟合问题,特征向量大小通过池化层压缩。之后,通过全连接层将特征图转换为一维特征向量。最后,通过线性激活函数将提取的特征转换为相应的样品化学成分数据(即氧化物含量的预测值)。 图2 基于1D-CNN的月表主要氧化物反演模型 利用前文训练好的1D-CNN网络模型,将月表8个波段的MI数据作为输入数据,获得月表主要氧化物(Al2O3、CaO、FeO、MgO和TiO2)含量以及Mg#的全球分布图(图3所示)。 图3月表 […]

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中国嫦娥四号探测器就位温度测量揭示月球背面月壤热物理性质

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摘要:中国嫦娥四号是首个月球背面表面就位探测的航天器。其上搭载的温度探测器,第一次对月球背面的表层月壤进行了温度就位测量。利用这些珍贵的数据,中国地质大学(武汉)行星科学研究所、澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室和中国空间技术研究院的研究人员利用新研发的数值模型,对嫦娥四号着陆点的表面月壤进行了温度和热物理性质的详细分析,结果显示该地的月壤颗粒平均粒径约为15 μm,热导率中的热传导分量在月表约为1.53×10-3 W/(m·K),在月壤内1 m深处约为8.48×10-3 W/(m·K)。该研究结果首次利用就位探测数据揭示了月球背面月壤的热物理性质,为全月月表热物理性质的遥感分析提供了新的“地面真值”。 文章发表后,国际知名行星地球物理学家Norbert I. Kömle研究员专门为该文撰写评论(Commentary paper to […]

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嫦娥四号在月球南极艾特肯盆地探测到多种岩石类型

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近日,我校黄俊副教授和肖龙教授所在的行星地质学团队,联合美国普渡大学,夏威夷大学,中科院上海技术物理所,中科院西安光学精密机械研究所,中科院光电技术研究所,中国空间技术研究院(第五研究院)北京空间机电研究所,北京航天飞行控制中心等国内外合作者,在国际地学领域专业期刊《Geology》发表了题为《Diverse rock types detected in the lunar South Pole–Aitken Basin […]

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国际专业媒体报道我校月球地质工作成果

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       近日,国际著名行星探测研究机构美国宇航局(NASA)下属的月球与行星研究所(LPI)和行星探测资深自媒体记者Leonard David均报道了我校行星科学研究所黄俊副教授,肖智勇副教授和肖龙教授领导的国际化研究团队发表在行星地质学国际著名期刊《Journal of Geophysical Research: Planets》上对于嫦娥四号着陆区地质特征研究的论文:Huang, J., […]

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柴达木盆地与火星上雅丹地貌的对比研究

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       雅丹地貌为典型的风蚀地貌,在地表大部分沙漠中都有被发现。我国的雅丹地貌主要分布在西北干旱地区,特别是在柴达木盆地,雅丹地貌类型复杂,分布范围较为广泛,是我国最大的雅丹地貌分布区。随着人类探索脚步不断的拓展,在一些地外天体上也发现了雅丹地貌,如金星、泰坦(土卫六)和火星,特别是在火星上的梅杜莎沟槽组(Medusae Fossae Formation,MFF),雅丹地貌资源尤为丰富。 近日,在中国地质大学(武汉)行星科学研究所肖龙教授指导下,由团队成员博士生王江、赵健楠、黄俊副教授、肖智勇副教授同德国明斯特大学开展的一项国际合作研究——“Geological Features and Evolution […]

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月球背面的嫦娥四号预选着陆区地质特征

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        今日凌晨5点28分,在我国西昌卫星发射中心,由中国航天科技集团有限公司抓总研制的嫦娥四号中继星“鹊桥”搭乘长征四号丙运载火箭升空。卫星由火箭送入近地点约200公里、远地点约40万公里的地月转移轨道。嫦娥四号任务是世界上首次在月球背面进行着陆和巡视探测,计划于2018年下半年发射探测器。着陆区(45°S-46°S, 176.4°E-178.8°E)位于月球背面南极艾特肯盆地(South Pole-Aitken basin)中的冯·卡门撞击坑(Von Kármán crater)内。安装在着陆器和探测车上的科学仪器,将对该区域进行详细的地质探测。 […]