ASU科研：协助解决月球的地质之谜

在月球表面矗立着两个组成独特的巨大地质圆顶——每个圆顶的大小都与圣海伦火山相似——但它们是如何在月球地形上形成的仍然是一个谜。

在地球上，类似的特征通常由高粘性岩浆形成，通常比月球上发现的岩石由更多的石英和更少的铁组成。

像这样圆顶状的火山构造需要大量的反复加工岩石和矿物才能形成。在地球上，海洋中的水和板块构造可能帮助形成这样的构造，但在月球上并没有这些关键的组成成分，行星科学家们只想知道这些圆顶是如何形成的，如何随着时间的推移而演变的。

一项由亚利桑那州立大学参与、中佛罗里达大学Kerri Donaldson Hanna领导的NASA新太空任务，旨在首次回答关于形成这一地质过程的关键问题。

“这将是我们第一次在另一个行星体的表面近距离研究这些类型的特征，”月球Vulkan成像和光谱学探测器(Lunar- vise)任务的联合研究员克雷格·哈德格罗夫(Craig Hardgrove)说。哈德格罗夫是地球与空间探索学院的助理教授，也是亚利桑那州立大学新空间计划项目的负责人，他将发明一种仪器，作为月球研究的一部分。

Craig Hardgrove

“我们很高兴ASU和Ball Aerospace公司赠送的仪器套件被选中来漫游和研究格鲁伊森穹顶，以更好地了解它们是如何形成的，”Lunar-VISE的首席研究员Donaldson Hanna补充说。亚利桑那州立大学新闻采访了Hardgrove，讨论了令人兴奋的月球研究、亚利桑那州立大学在任务中的关键作用以及这些发现对月球的未来可能意味着什么。

问：你能和我们谈谈月球的格鲁伊森穹顶吗？这次太空任务的目标是什么？

答：格鲁伊森穹顶被假设为流纹岩构成的穹顶，由富含二氧化硅的粘性岩浆形成，成分类似于花岗岩，但在没有大型水体或板块构造的月球等行星体上，怎样才能形成这样高级的成分，这有点神秘。

在这次任务中，我们想在这些圆顶周围取样以了解它们是如何形成的。在过去的二三十年里，有一些不同的假设和许多论文从轨道上描述了这些特征，但我们仍然不知道它们是如何形成的。

如果我们能测量圆顶周围岩石的组成，以及圆顶材料本身，就能帮助我们弄清楚是哪个过程在起作用。

问：亚利桑那州立大学在这项任务中起的作用是什么？

答：我是这次任务的调查员和仪器科学家，我们亚利桑那州立大学的研究小组将为美国宇航局提供一个中子和伽马射线光谱仪，它们被安装在月球车上，并降落在其中一个格鲁伊森穹顶的表面。我们会使用一种仪器——中子和伽玛射线光谱仪，来测量圆顶周围的元素组成和水化作用，它可以深入地面约一米（3英尺）。

有了它，我们就能得到探测器周围岩石中所有元素的信息——有多少钍，有多少铁，有多少硅，还有多少氢，这就能告诉我们该地区是否存在水。

问：亚利桑那州立大学会设计和建造中子和伽玛能谱仪吗？

答：是的，亚利桑那州立大学正在领导该仪器的开发和交付，该仪器将在亚利桑那州立大学ISTB4的洁净室中设计和制造，这在一定程度上得益于ASU 新空间计划开展的学术和商业合作。中子和伽玛能谱仪将基于我们之前的仪器，微型中子星光谱仪(Mini-NS)进行研发，微型中子星光谱仪是为月球地图任务开发的。

我们将在这里对仪器进行测试，做热真空测试，确保它已经准备好在月球表面运行，并且能够在所有的发射载荷下存活下来。我们将把它交付给科罗拉多州的鲍尔航空航天公司，它们正在把仪器集成到探测车中。

一旦登上月球，中子和伽马射线探测器收集的所有科学数据将被送到亚利桑那州立大学，我们将对这些数据进行处理和分析，以研究岩石中钍、铁和其他元素的含量，以及月球上可能存在多少水。月球车的运行时间计划为10天，目前计划于2026年发射。

问：你认为人们会有什么发现？

答：理想情况下，我们想确认或否认一些关于这些特征形成的理论，这些理论是根据先前从轨道航天器上收集的数据得出的，这些理论都非常出色。关于这些穹顶是如何形成的，目前有很多说法，有些人认为月球上钍的含量应该很高。有些人说钍的浓度应该很低。我们要去穹顶周围的地方进行测量。

如果我们能测量钍的含量，以及岩石中铁和其他元素的含量，这将有助于我们确定这些圆顶的特殊形成机制。

问：了解月球穹顶是如何形成的，以及为什么形成，为什么很重要？

答：这是一次科学探索任务。我们不完全了解这些穹顶特征是如何形成的，目前我们只有理论。证明我们的一个或多个理论的正确或错误将有助于我们理解月球的历史和演变，月球是我们在太空中最近的行星邻居。证明理论是对是错是我们作为科学家和探险家工作的基础，这对我们认知世界，理解我们在其中的位置很重要。

在地球上，地质学家早在20世纪初就有一种理论认为板块构造是地球上发生的一种动态现象。当时，很多人都说这很疯狂。然后，通过仔细的研究，他们发现这是在地球演化过程中发生的事情，而且一直在发生。现在，我们不假思索地相信，地球上大陆板块的过去与现在不同，它们在地球表面四处移动。

就像科学家在地球上测试这些早期理论一样，这次任务将允许我们测试关于月球上这些穹顶形成的理论，这将帮助我们了解月球表面和内部的演化。希望我们可以预测月球在未来将如何继续演变。这可能会也可能不会对地球上人类的未来生活产生影响。我们有可能在月球上找到关于矿产资源的有用信息。我们可以了解到，这些穹顶富含稀土元素或潜在的水合矿物质，我们无从得知。但首先我们必须解决最基本的问题，所以我们最好奇的是这些穹顶是什么以及它们对月球历史的意义。

*新闻链接地址：https://news.asu.edu/20220613-solutions-asu-chosen-help-solve-moon-geologic-mystery