近日，深圳大学高等研究院和深空与深地学科交叉研究中心基于嫦娥五号着陆器上的月壤探测仪雷达数据揭示了着陆区月壤层内电磁波信号的衰减特性及其机制（图1），为研究月球表面地质过程的演化与形成和浅层所蕴藏的原位资源提供了坚实的基础。研究团队受国际行星雷达知名科学家Roberto Orosei 教授邀请，以题为《Electromagnetic signal attenuation characteristics in the lunar regolith observed by the Lunar Regolith Penetrating Radar (LRPR) onboard the Chang’E-5 lander》的研究成果发表于遥感领域权威期刊Remote Sensing（中科院二区Top期刊；影响因子：5.35）的专刊“Radar for Planetary Exploration”之上。深圳大学高等研究院为第一完成单位，高等研究院助理教授丁春雨博士为第一作者，中国科学院国家天文台苏彦研究员和土木工程学院黄少鹏教授为共同通讯作者，深圳大学李清泉教授和中国科学院国家天文台李春来研究员等为合作者。

图1. 嫦娥五号着陆器模型及其月壤探测仪雷达图像

嫦娥五号任务是我国探月工程既定“绕、落、回“三部曲战略的收官之作，2020年嫦娥五号探测器着陆于月球正面的月海风暴洋吕姆克山脉，着陆器上的机械臂表取采样和岩芯钻孔采样一共采集了~1731g月球样品返回地球。着陆器上携带的月壤结构探测仪可以为高精度就位探测月壤内部结构和反演月壤内部损耗角正切提供不可多得的机会。本研究采用了雷达电磁波频率偏移方法，估算了着陆区月壤内~2.8 m深度的损耗角正切值为0.0148±0.0016，及其钛铁含量值为28.21±1.57%。并且首次报道了月壤内损耗角正切与月表地质单元年龄之间的关系，量化了两者之间的关系（图2A）。研究表明，地质年龄越老的单元，其月壤内部的损耗角正切越小，对电磁波的吸收也越弱。本研究所得到经验公式也可以为不同类型雷达在月球观测时提供必要的参数支持。

同时，我们将探月雷达所反演的电磁波衰减特性参数与Apollo月壤样品实验室测量值对比，本研究所估算的值在Apollo月壤样品的测试值范围之内（图2B），因此雷达估算的结果是合理的。嫦娥五号月壤内损耗角正切较大（比如，>10-3），表现为月壤内部钛铁含量偏高，其偏高的原因可能是由于该地区的月壤是发育在较为年轻的玄武岩之上。

图2. （A）月壤内部损耗角正切与月表年龄之间的关系；（B）探月雷达反演的损耗角正切和钛铁含量与Apollo月壤样品实验室测量数据的对比

本研究得到了国家自然科学基金(No.42004099)、中国科学院月球与深空探测重点实验室项目(No.LDSE202005)、深圳市发改委“月基探测研究设备购置”项目(No.2106-440300-04-03-901272)、深圳大学青年教师科研启动基金(No.860-000002112127)以及上海宇航系统工程研究所基金(No.PZ_YY_SYF_JY200275)等资助。

论文链接：https://doi.org/10.3390/rs14205189