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"月亮女神"(SELENE)获取的月球反射光谱全球分类;对隐伏玄武质材料的启示

DOI:10.1016/j.icarus.2018.11.016 期刊:Icarus 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:21:01
摘要: 基于统一分类标准,运用K均值与ISODATA无监督分类方法,建立了月球吸收光谱全球分类图谱。这些光谱数据由"月亮女神号"(SELENE)轨道器搭载的光谱剖面仪(SP)获取。通过K均值法,光谱主要被划分为七大光谱组:K1、K2、K3、K4、K5、K6和K7。随后ISODATA法将每个K均值组进一步细分为总计66个类别——其中K1和K3组分别细分为21类和14类,这两组的平均光谱相比其他组含有更丰富的富钙辉石(HCP),主要分布于月海及火山碎屑沉积区。但K1组集中出现在大型月海中心区域,K3组则多见于小型月海及大型月海边缘地带。 K2组包含8个类别,其平均光谱显示以低钙辉石(LCP)为主,主要分布在南极-艾特肯(SPA)盆地及弗里戈斯月海沿岸。K5(8类)、K6(2类)和K7(3类)组的平均光谱在0.9-1.2微米波长范围内吸收较浅,这些组别位于高地地区,其中K5组存在于高反照率区域(如新鲜撞击坑)。K6组分布于正面高地,K7组见于背面高地。含9个类别的K4组呈现混合光谱特征(如K1/K2/K3与K5/K6/K7的混合),这些类别位于月海/SPA区与高地交界带。 另有1个类别因光谱特征不适用自动无监督分类而独立定义,但仍具地质意义。ISODATA各类别的平均光谱不仅体现所属光谱组主要母岩特征,还显示邻近区域其他组别物质的微弱影响——这源于该位置物质与周边溅射物的水平混合。值得注意的是,部分受K1/K3组影响的K4/K5/K6组ISODATA类别,在远离原发区域的地理集群中呈现特殊分布,这些集群位置与已知隐月海及小型火山碎屑沉积区吻合,另一些则可能包含基于最新月球重力异常推测的隐伏玄武质物质(如未发现隐月海、岩脉与岩床)。这种一致性暗示垂直方向物质混合可能揭露隐伏玄武质物质。 除已知隐月海外,这些集群总面积约为后者的两倍,达到暴露月海总面积的20%。根据隐月海与岩脉/岩床相对丰度假设估算,除已知隐月海外隐伏玄武质物质总体积介于104至106立方公里之间,与已知隐月海规模相当,约为暴露月海体积的10%。
作者: Makoto Hareyama,Yoshiaki Ishihara,Hirohide Demura,Naru Hirata,Chikatoshi Honda,Shunichi Kamata,Yuzuru Karouji,Jun Kimura,Tomokatsu Morota,Hiroshi Nagaoka,Ryousuke Nakamura,Satoru Yamamoto,Yasuhiro Yokota,Makiko Ohtake
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研究概述 实验方案 设备清单

制定统一的分类标准,绘制月球吸收光谱的全球分类图,并理解月球上隐伏玄武质材料的地质意义。

该研究成功制定了统一的分类标准,绘制出全球月球吸收光谱分类图,揭示了月球表面各类光谱群的分布情况。研究发现,通过物质水平与垂直方向的混合,存在隐伏的玄武质物质。据估算,这些隐伏玄武质物质的总体积相当可观,与已知隐月海相当,表明月球表面之下曾发生过广泛的火山活动。

该研究的局限性在于数据分辨率(0.5°×0.5°像素尺寸)可能无法捕捉更小的地质特征。此外,分类方法可能未能充分反映月球表面物质的复杂性,且光谱数据的解释受分类过程中设定的假设和参数影响。

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