嫦娥四号进入第26月夜，研究成果揭示月球微尺度热辐射特性

“中国探月工程”微信公众号1月21日消息，嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车分别于1月20日21时10分和14时06分完成第26月昼工作，按地面指令完成设置，进入月夜休眠。截至目前，嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”月球车已在月面工作749个地球日，累计行驶里程628.47米。

图片月球车巡视路径图

科研团队根据嫦娥四号任务获取的第一手数据，持续取得科学成果。中国科学院紫金山天文台吴昀昭研究员团队另辟蹊径，将可见光近红外光谱仪（VNIS）用于热辐射特性研究，获得了月球在微尺度上的热辐射特性，并对光谱进行了热校正，相关成果发表在GeophysicalResearchLetters。

吴昀昭研究员首次在嫦娥三号光谱数据发现有热辐射存在（WuandHapke,2018）。嫦娥四号第一月昼光谱数据证实了该发现，第十月昼定点测量给出了更多的观测支持。图1可见，2μm后光谱抬升随着太阳升高而逐渐加强，随着太阳下沉而逐渐降低。该发现一方面有助于正确解译光谱数据，另一方面拓展了光谱仪应用，不仅可用于研究矿物，还可用于研究月球的热辐射。该研究表明即便在2μm且中纬度地区的矿物反演研究也需要进行热校正。

图片图1：第一月昼（a）、第二月昼（b）与第十月昼（c和d）光谱

即便纯热辐射区，温度与发射率的求解也是欠定方程，而中红外既存在反射又存在热发射，温度求解更为复杂。研究发现，除了物质成分外，热辐射特性受微尺度粗糙度显著影响（图2）。除了相角，观测与入射相对方位角的影响非常明显（图3）。获得了嫦娥四号月壤微尺度地形双向粗糙度斜率为22°-24°。

图片图2：反演与模拟的月表温度。左右两列分别是未使用与使用粗糙度模型

图片图3：模拟和观测的温差（×与o分别表示未使用与使用粗糙度模型）与相对方位角的关系

过去对月表温度特性的研究主要是宏观卫星遥感数据，波长上是热红外波段。本研究首次开展了微观尺度和短波方面的月壤热辐射特性研究，对于中红外研究具有重要意义。本次研究所用谱段存在太阳反射与月球自身热辐射叠加，光谱解析及应用存在较大困难，是研究相对较少的光谱区。而中红外谱段非常有用，水、OH、有机质、矿物在中红外有判断性光谱特征，是探测地外生命物质的关键谱段。