2025年3月21日，深圳大学高等研究院丁春雨研究员团队在国际权威期刊《IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing》发表研究成果。该团队基于嫦娥四号玉兔二号月球车探测数据，实现了月球背面浅表40米深度内四层地质结构的定量化解析，为揭示月球背面近期火山活动提供了新证据。论文题为《Quantitative Analysis of Subsurface Dielectric Properties by Chang'E-4 Lunar Penetrating Radar Over Lunar Days 24–31》，深圳大学高等研究院为第一完成单位，研究生邱小航为第一作者，丁春雨研究员为通讯作者，国防科技大学金添教授、中国科学院国家天文台苏彦研究员、意大利国家研究委员会电磁环境感知研究所(IREA)Francesco Soldovieri教授、高等研究院Ravi Sharma博士、支羽萧博士、徐讲湾、雷钟涵、陈浩钰、梁梓航、蒋畅之以及电信学院程伟业为合作者。

●玉兔二号六年探测突破：透视月球地下结构

自2019年我国成功实现人类月球背面软着陆以来，嫦娥四号任务搭载的玉兔二号月球车已稳定运行超过65个月昼，累计行驶1617.28米。其探月雷达通过发射电磁波并分析回波信号，实现了对月球表面以下结构的深入探测。研究团队针对第24至31个月昼期间获取的雷达数据(覆盖约120米的探测路径)，创新性地应用时域有限差分算法，突破了传统定性分析的局限，构建了月表层状介电特性的定量模型，为月球地下结构研究提供了更精确的科学依据。

研究团队将浅表40米深度划分为四个清晰的地质层位：均质月壤层(0-15米)，由微陨石长期撞击形成的细粒风化层；溅射物层(15-22米)，含有芬森撞击坑抛射的外来碎屑；玄武岩层(22-27米)，由火山熔岩流冷却形成，介电常数显著高于典型月壤，表明其可能源于相对近期的火山活动；轻度风化月壤层(27米以下)，可能包含东海盆地撞击事件的溅射物。这一重大发现揭示了月球背面浅表层复杂的地质演化过程。

●科学价值：挑战传统月球演化认知

论文的通讯作者丁春雨研究员指出：“玄武岩层的发现表明，月球背面在其地质史的晚期(约22亿年前)仍存在火山活动的迹象。这一结果对‘月球在30亿年前已结束火山活动’的传统观点提出了重要挑战”。研究还揭示了表层溅射物与玄武岩层的互层结构，证实了月球背面曾经历剧烈撞击与火山喷发的交替改造，其呈现出的四层层状结构特征，被形象地比喻为“千层蛋糕”。这一发现不仅深化了对月球背面地质演化的理解，也为月球火山活动的时序研究提供了新的观测约束。

本研究得到国家自然科学基金（No.12473063、12461160265、62227901）以及深圳大学2035追求卓越研究计划(No.2024C009)等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1109/TGRS.2025.3547897

图1.玉兔二号探月雷达解析的月球浅层四元结构示意图(图片来源：研究团队供图)