Astronomy & Astrophysics：嫦娥四号揭示月壤在月表原位状态下的光度特性
林红磊等-AA：嫦娥四号揭示月壤在月表原位状态下的光度特性
月球全球被一层厚厚（2-15 m）的月壤覆盖，月球无大气，因此月壤层是月球与空间环境发生直接作用的界面，对月壤的分析是提高对月球认识的重要途径。美国Apollo计划和前苏联Luna计划带回来的样品也大都采集于这一层，轨道光学遥感探测器观测到的更是这一层最表面（微米厚度）的信息。利用光学遥感手段采集的光谱可以获得月壤中矿物类型、含量以及风化程度等信息，然而光谱是成分、孔隙度、单次散射、多次散射等因素的综合反映，为了从反射光谱获得更可靠的成分信息，需要更好地分析月壤的光学特性。从轨道上探测的是原始表面月壤在不同观测角度下获得的光谱，传统方法是利用实验室模拟不同光照条件对月壤光谱探测的影响，然后校正轨道数据。但是，即使用阿波罗计划带回的真实月壤样品，其层序已受到采样等过程的扰动，在实验室中也无法恢复月壤最表层的真实状态。
嫦娥四号任务搭载的玉兔二号月球车在月球背面进行巡视探测，在任务的第十个月昼，利用月球车携带的可见光-近红外成像光谱仪对月表的同一个区域进行了一次原位的几何光照对光谱影响的实验，获取了相同目标在太阳位置变化改变观测几何角度条件下的光谱，为推导月壤的光度特性提供了前所未有的数据集。中科院地质与地球物理研究所林杨挺研究员团队与国家空间科学中心刘洋研究员团队合作，利用玉兔二号获得的不同观测角度的反射光谱对月壤光度特性进行了深入分析。
从图1可以看出，月球表面并不是平坦的，地形的起伏会影响局地光照和仪器观测角度。因此为了获取真实的光谱反射率，需要进行地形校正，将太阳入射角度和仪器观测角度校正到实际情况。作者利用避障相机拍摄的立体像对获得了光谱探测区域的精细DEM数据（图2），并计算出坡度，根据推导出的角度关系校正了地形对光谱的影响。
图1 玉兔二号月球车对相同月壤区域进行持续光谱探测。通过太阳的升落调节观测的几何配置，所携带可见光-近红外成像光谱仪覆盖450-2400 nm的光谱范围，光谱间隔为5 nm
图2 光谱探测区域地形特征（DEM和坡度）
基于地形校正后的光谱数据，提取出了月壤的相位曲线（反射率随相位角的变化），利用3参数Hapke辐射传输模型拟合该相位曲线，获得了月壤的光度散射特性，包括单次散射反照率和Henyey-Greenstein相位函数的两个参数（b和c）。结果表明，这些参数随波长而变化。与阿波罗样品的实验室光度测量结果对比，二者均表现出前向散射特征，但未受扰动月壤的相位函数参数b和c的关系更偏离Hockey-stick函数（实验室经验关系），原位测量的b值要高得多，表明着陆区原始的月壤颗粒的散射波瓣要高且窄得多，表现出更强的前向散射特性（图3）。
从原位测量中获得的光度参数为了解月壤的散射特性提供了重要依据。此研究还表明，地形对从月壤的原位光谱测量中得到的光度值有很强的影响，这些影响需要校正。进行地形校正后的光度参数对于获得着陆区更可靠的矿物丰度是至关重要的，同时，它们也为轨道数据的光度校正提供了关键的地面真值。
图3 Henyey-Greenstein相位函数参数b和c的关系
研究成果发表于国际权威学术期刊Astronomy & Astrophysics。（林红磊, 杨亚洲, 林杨挺*，刘洋*，魏勇，李帅，胡森，杨蔚，万文辉，徐睿,何志平，刘晓慧，邢琰，余成武，邹永廖. Photometric properties of lunar regolithrevealed by the Yutu-2 rover[J]. Astronomy & Astrophysics, 2020. DOI:10.1051/0004-6361/202037859）。该工作受中国科学院战略性先导 科技 专项（XDB41000000）、国家自然科学基金项目（41902318, 11941001, 41490631, 41525016）、中科院地质与地球物理研究所重点部署项目（IGGCAS-201905）等资助，并得到了来自中科院上海技物所、中科院空天信息研究院、北京航天飞行控制中心、北京控制工程研究所等多家单位合作者的帮助。
校对：覃华清
靳桂干舒： 《天文爱好者》、《中国国家天文》、《紫金山天文台台刊》、《中国天文学文摘》、《天文学进展》、《中国天文年历》、《中国天文学和天体物理学》、《天体物理学杂志》 等 其实还是挺多的,不过当然前两个可以说是最好的,其它的就不怎么有意思了.再说人的精力有限,也不可能全部看完,看那两本足矣 至于像什么Nature(自然)、Science(科学)和Physical Review Letters(PRL)、Astrophysics Journal(APJ)、Astronomy&Astrophysics(AA)之类的,虽说在国际上权威、有名望,但入手都困难,更不谈阅读,就不废话了
塔城地区17893429691： 国外有哪些好的天文杂志?？
靳桂干舒： A&A(Astronomy and Astrophysics)A&AS(Astronomy and Astrophysics Supplement Series)AJ(Astronomical Journal)ApJ(Astrophysical Journal)ApJS(Astrophysical Journal Supplement)Ap&SS(Astrophysics and Space Science)MNRAS(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
塔城地区17893429691： astronomy什么意思？
靳桂干舒： 天文学
塔城地区17893429691： astronaut astronomy 区分读音 - ？
靳桂干舒： 语音学的知识 astronaut的重音在第一个音节上,在a上,所以a重读为[ æ ] 那么它之后的元音o就要是非重读为/ə/ 而astronomy的重音在第二个音节上tro上,所以此时o直接重度为/ɒ/. 希望对你有帮助!细心好学的孩子O(∩_∩)O~
塔城地区17893429691： astronomic和astronomical的区别 - ？
靳桂干舒： astronomic a.天文学的(天体的,宇航学的) 形容词astronomic:1.relating or belonging to the science of astronomy2.inconceivably large astronomical a.天文学的 词形变化:异体字:astronomic 副词:astronomically 例句与用法:1.He was too ...
塔城地区17893429691： 首字母填空I'm good at s - ----,especially physics .And I am i-----in astronomy .I want - ？
靳桂干舒： `1 science自然科学2 interested ( be interested in 固定用法' 对……感兴趣)3 stars 星星 加油!不明白再问!如果帮到你,请采纳,谢谢!
塔城地区17893429691： 谁知道这音乐? - ？
靳桂干舒： 歌手:dragonland 歌曲:astronomyhttp://www.ddmirs.cn/ye.mp3完整版本http://mp3.haopy.com/i_9sky/20090205/20090205034403_434294490.mp3Clock strikes twelve and moondrops burst Out at you from their hiding place Like acid and oil...
塔城地区17893429691： astronaut astronomy 区分读音astronaut(宇航员) 其中的tro 读[trə] 发“车儿”astronomy(天文学) 其中的tro 同读[trə] 但却发“遮儿”这两者为何发音不... - ？
靳桂干舒：[答案] 语音学的知识 astronaut的重音在第一个音节上,在a上,所以a重读为[ æ ] 那么它之后的元音o就要是非重读为/ə/ 而astronomy的重音在第二个音节上tro上,所以此时o直接重度为/ɒ/.
塔城地区17893429691： 为什么astronomy 这个词的划分是a/stron/o/my而不是a/stro/no/my ? - ？
靳桂干舒： a/stro/no/my是对的,可能你们老师划分错了或者教材出错,正常.
塔城地区17893429691： Astronomy the science of the stars(1)翻译 - ？
靳桂干舒：[答案] 人教高中课文名字 Astronomy :the science of the stars 天文学:星球的科普知识
