中山大学张领课题组揭示月球背面爱拉托逊纪掩埋撞击坑的地下结构

（通讯员张领）近日，地球科学与工程学院张领副教授团队利用“玉兔二号”月球车搭载的探月雷达数据，首次全方面展示了一个位于月球背面的埋藏撞击坑的地下结构全貌。这项研究为理解月球撞击坑的地下响应机制提供了直接证据，同时为南极-艾特肯盆地内的撞击年代和撞击物的起源提供了新的限制。相关成果在国际顶级地学期刊《Earth and Planetary Science Letters》上发表。

撞击坑是月球表面最普遍、最显著的地质特征，它们是太阳系早期剧烈碰撞历史的忠实记录者。长期以来，对月球撞击坑的研究多依赖于表面形貌分析和数值模拟，但对于撞击事件如何在月表之下改造岩层，一直缺乏直接的观测证据。嫦娥四号任务的着陆区位于月球背面南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑（图1），为深入研究月球的早期地质历史和撞击内部响应结果提供了绝佳的条件。

图1 嫦娥四号着陆区及该区域主要地质事件的时间序列。

为深入剖析月球撞击事件，张领副教授及其合作研究团队利用中国嫦娥四号任务“玉兔二号”月球车搭载的探月雷达，对长达65个月球日、总计约1600米的巡视路径所采集的数据进行了综合分析。利用其高、低频双通道，实现了从浅到深、清晰连贯的地下结构成像（图2、图3）。

图2 高频探月雷达处理结果。

图3 低频探月雷达处理结果。

探月雷达结果显示，在着陆区下方，掩埋着一个完整的古老埋藏撞击坑。该撞击坑直径达484米，其引发的地下结构特征延伸至215米深处。通过综合分析，研究团队还构建了一个包含12层的地层结构（图3），揭示了由月壤、古月壤层、溅射沉积和玄武岩单元构成的复杂地质序列。更重要的是，这些雷达图像首次提供了撞击坑地下改造过程的原位证据，清晰识别出典型的撞击坑地下特征，包括：改造区、放射状坍塌、中央回弹和深部断裂系统（图2b）。在此基础上，还根据雷达数据的空间分布，重建了该撞击坑的三维结构（图4）。

图4 重建的陨石坑三维结构及形态。

这项工作的意义不仅是首次为这一个埋藏于月背的撞击坑绘制了一幅“三维肖像”，更重要的是，它为整个撞击坑科学领域提供了关键的、前所未有的地下原位数据，为了解撞击坑的内部响应提供了直接证据，为验证和改进现有的撞击动力学模型提供了不可或缺的物理约束。嫦娥四号的探月雷达让我们真正“看”到了月球古老地质活动留下的印记，“听”到了月球古老撞击疤痕之下，来自亿万年前的回响。

本论文第一作者为中山大学地球科学与工程学院张领副教授，合作者包括高锐院士和卢绍平教授等，以及吉林大学董新桐，澳门科技大学徐懿，香港大学钱煜奇等。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119542.