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基于Apollo15月壤和普通球粒与碳质球粒陨石模拟实验的太空风化特征产物成因分析

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地质学报 2021年第9期95卷 2857-2865页

作者：邰凯瑞郭壮李阳刘燊张鹏飞赵斯哲李琛唐红庞荣华西北大学地质学系陕西西安710069 中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵州贵阳550081 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026 中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029 澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室澳门519020 桂林理工大学地球科学学院广西桂林541006 昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650093

月球、小行星等无大气行星体具有独特的反射光谱太空风化改造特征,其成因主要被归结于纳米级—亚微米级不透明颗粒等太空风化特征产物。本研究结合Apollo返回月壤样品、普通球粒和碳质球粒陨石样品的模拟实验结果,综合分析了太空风化特... 详细信息

月球、小行星等无大气行星体具有独特的反射光谱太空风化改造特征,其成因主要被归结于纳米级—亚微米级不透明颗粒等太空风化特征产物。本研究结合Apollo返回月壤样品、普通球粒和碳质球粒陨石样品的模拟实验结果,综合分析了太空风化特征产物的来源和成因,并讨论了其可能的光谱效应。研究结果表明,np-Fe0(纳米级单质金属铁)是铁镁硅酸盐等矿物经过微陨石轰击引起的气化沉积作用和原位还原作用形成。np-FeNi(纳米级铁镍金属)的成因主要包括FeNi金属和陨硫铁的气化沉积与冲击分散成因。np-FeNiS(纳米级铁镍金属的硫化物)和sm-FeNiS(亚微米级铁镍金属的硫化物)主要形成于陨硫铁的冲击分散过程。上述不透明颗粒是形成月球与S型小行星紫外—近红外波段光谱反射率降低、特征吸收峰减弱和连续统红移等特征的主要原因。气泡结构主要形成于层状硅酸盐等矿物在微陨石轰击过程中的挥发分逃逸,推测是含水量较高的小行星(如Bennu)紫外-近红外波段光谱反射率增加和连续统蓝移等特征的主要成因。实验结果预期对月球与小行星返回样品分析以及反射光谱的太空风化改造特征的解释提供一定的参考。

关键词：月壤小行星太空风化纳米级单质金属铁反射光谱

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顾及太空风化效应的虹湾地区矿物含量反演

地球科学（中国地质大学学报） 2016年第12期41卷 2100-2108页

作者：郭艳张琪李婵董晓莹刘福江中国地质大学计算机学院湖北武汉430074 中国地质大学信息工程学院湖北武汉430074 新疆维吾尔自治区测绘科学研究院乌鲁木齐830002

月表矿物含量反演是研究月球地质起源和演化的关键.太空风化作用普遍发生在月球表面,对矿物纯净光谱造成了不可忽视的影响,它弱化光谱吸收特征,降低反射率,影响矿物含量遥感反演精度.基于Relab光谱库和Hapke辐射传输模型,将月表4种矿物... 详细信息

月表矿物含量反演是研究月球地质起源和演化的关键.太空风化作用普遍发生在月球表面,对矿物纯净光谱造成了不可忽视的影响,它弱化光谱吸收特征,降低反射率,影响矿物含量遥感反演精度.基于Relab光谱库和Hapke辐射传输模型,将月表4种矿物(单斜辉石、斜方辉石、斜长石、橄榄石)的二向性反射率转换成同向性的单次散射反照率,然后计算矿物的光学常数;再根据亚微观金属铁SMFe(submicroscopic metallic iron)的质量分数模拟6种不同程度太空风化效应,得到端元矿物的反射率光谱;最后基于上述方法,利用多端元线性分解方法和M3(moon mineralogy mapper,月球矿物绘图仪)高光谱数据反演不同风化程度下的矿物含量,得到月表虹湾地区辉石、斜长石、橄榄石3种矿物的含量分布.实验表明,利用多端元线性分解可以有效模拟太空风化效应对矿物光谱的影响,是研究太空风化效应影响下矿物识别及含量反演的一种行之有效的方法.

关键词：太空风化 Hapke模型虹湾矿物反演

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近地小行星太空风化光谱效应的模拟实验研究

矿物岩石地球化学通报 2020年第4期39卷 853-862页

作者：张鹏飞张江李世杰刘长卿文愿运孙浩李阳中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵阳550081 山东大学空间科学研究院山东省光学天文与日地空间环境重点实验室山东威海264209 澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室中国澳门519020 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室北京100029 西北大学地质学系西安710069

本文选取3种类型的陨石分别进行脉冲激光辐照实验,模拟距离太阳1个天文单位(1 AU)处,10亿年(1 Ga)期间微陨石轰击的太空风化作用对E型、S型、C群等近地小行星光谱特征的改造。结果显示,激光辐照后,顽辉石无球粒陨石光谱的可见光波段反... 详细信息

本文选取3种类型的陨石分别进行脉冲激光辐照实验,模拟距离太阳1个天文单位(1 AU)处,10亿年(1 Ga)期间微陨石轰击的太空风化作用对E型、S型、C群等近地小行星光谱特征的改造。结果显示,激光辐照后,顽辉石无球粒陨石光谱的可见光波段反射率降低且近红外斜率增加,与E型小行星光谱改造特征一致;普通球粒陨石的可见光-近红外波段反射率均降低、吸收深度变浅且近红外斜率增加,与S型小行星光谱改造特征一致;CV3型碳质球粒陨石和CO3型碳质球粒陨石在激光辐照后可见光波段反射率降低,但近红外波段反射率升高,吸收深度变浅且近红外斜率增加,与贫挥发分的C群小行星光谱改造特征一致;CM2碳质陨石在激光辐照后,可见光波段反射率增加,但近红外波段反射率及近红外斜率降低,与富挥发分的C群小行星光谱改造特征一致。研究结果可为近地小行星探测任务备选目标的确定、光谱遥感数据以及表面物质演化过程的反演提供一定的参考。

关键词：小行星太空风化反射光谱陨石纳米铁挥发分

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月壤颗粒微观环带的太空风化成因

地球科学进展 2012年第6期27卷 603-612页

作者：李阳李雄耀王世杰唐红李世杰中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵州贵阳550002 中国科学院研究生院北京100049

太空风化是迄今31亿年以来影响月球表面物质演化过程的主要因素,主要包括陨石、微陨石的轰击,太阳风粒子的注入,太阳/银河宇宙射线的辐射以及周期性的加热作用等。通过深入剖析太阳风粒子的注入与溅射、微陨石轰击的蒸发与沉积、宇宙射... 详细信息

太空风化是迄今31亿年以来影响月球表面物质演化过程的主要因素,主要包括陨石、微陨石的轰击,太阳风粒子的注入,太阳/银河宇宙射线的辐射以及周期性的加热作用等。通过深入剖析太阳风粒子的注入与溅射、微陨石轰击的蒸发与沉积、宇宙射线辐射的辐射损伤等过程的作用机理,探讨了不同太空风化过程对矿物颗粒环带厚度、化学组成、晶体结构等特征的影响,认为微陨石轰击与太阳风注入是形成月壤颗粒微观环带的主导因素,宇宙射线辐射与周期性加热的影响可忽略不计。进一步结合非晶质环带、富内含物环带、多环环带以及小泡环带等月壤颗粒主要环带的基本特征,在总结和对比分析各类型环带的厚度、结构以及化学组成特征基础上,对不同类型环带的成因进行初步推断,认为非晶质环带、小泡环带以及多环环带的内层环带具有太阳风作用特征,而富内含物环带、多环环带的外层环带则具有微陨石轰击的成因特征。根据目前单纯依靠环带的化学组成分析解释环带成因存在的不足,指出了通过补充分析矿物晶体结构在模拟太空风化实验过程中的变化特征来研究环带成因的新思路。

关键词：月球月壤环带太空风化

月壤中纳米金属铁的太空风化成因及模拟方法分析

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地球科学进展 2011年第5期26卷 507-515页

作者：唐红李雄耀王世杰李阳中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵州贵阳550002 中国科学院研究生院北京100039

月壤中普遍存在着大量由太空风化作用产生的纳米金属铁,这些纳米金属铁在一定程度上改变了月球表面的物理、化学和光学特征。纳米金属铁在月壤中主要赋存于胶结质玻璃相中和月壤颗粒的表面,胶结质玻璃相的纳米金属铁起源于微陨石轰击富... 详细信息

月壤中普遍存在着大量由太空风化作用产生的纳米金属铁,这些纳米金属铁在一定程度上改变了月球表面的物理、化学和光学特征。纳米金属铁在月壤中主要赋存于胶结质玻璃相中和月壤颗粒的表面,胶结质玻璃相的纳米金属铁起源于微陨石轰击富含太阳风氢粒子的月壤产生的高温熔融还原作用,颗粒表面的纳米金属铁来自微陨石轰击引起的蒸发沉积作用和太阳风、宇宙射线粒子的溅射沉积作用的共同作用。根据月壤中纳米金属铁的成因和特征,分析了采用微波加热技术和磁控溅射技术分别模拟胶结质玻璃相中和颗粒表面纳米金属铁的可行性研究,初步的模拟实验表明这两种方法模拟生产的样品中纳米金属铁的特征和真实月壤的相近,模拟样品对于月球遥感光谱解译、月球科学研究和月球探测工程都具有重要的意义。

关键词：月球月壤太空风化纳米金属铁模拟方法

基于非线性混合模型研究太空风化对月壤光谱的影响

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空间科学学报 2010年第2期30卷 154-159页

作者：吴昀昭郑永春邹永廖谢志东徐夕生南京大学地理与海洋科学学院南京210093 中国科学院国家天文台南京大学地球科学与工程学院

月表太空风化会改变月壤光谱特征,影响月壤元素遥感反演精度.研究太空风化对月壤光谱的影响有助于开发月壤成熟度光谱解耦算法,提高月壤成分遥感反演精度.直接对比月壤风化前后光谱的变化能最真实反映太空风化对光谱的影响,但无法获取... 详细信息

月表太空风化会改变月壤光谱特征,影响月壤元素遥感反演精度.研究太空风化对月壤光谱的影响有助于开发月壤成熟度光谱解耦算法,提高月壤成分遥感反演精度.直接对比月壤风化前后光谱的变化能最真实反映太空风化对光谱的影响,但无法获取未风化的月壤样品,利用实验室模拟方法开展研究也存在缺陷.本文提出了一种简便的方法来研究太空风化对月壤光谱的影响,并以月海样品为例进行探讨.利用Hapke模型对月海样品组成矿物光谱按照实测含量进行非线性混合,并通过对比混合后的光谱与实测的月壤光谱,研究太空风化过程对月壤光谱的影响.研究结果表明,月壤在遭受太空风化后反射率降低,波长越短降低越显著;月壤背景吸收斜率增大,月壤变得更红,月壤矿物特征吸收峰深度降低,光谱对比度变弱,长波吸收峰(2.0μm附近)深度降低程度超过短波吸收峰(1.0μm附近)深度.未来在利用遥感技术反演月壤元素含量时,必须考虑这些因素.

关键词：月壤太空风化非线性混合分解 Hapke模型

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月球表面太空风化作用及其效应

空间科学学报 2011年第6期31卷 705-715页

作者：付晓辉邹永廖郑永春欧阳自远中国科学院国家天文台北京100012 中国科学院研究生院北京100039 中国科学院地球化学研究所贵阳550002

太空风化作用普遍发生在月球、小行星等一些无大气层的天体表面,主要包括太阳风离子辐射和微陨石撞击等作用.通过对真实月球样品太空风化作用的研究成果以及低能离子和激光照射等地面模拟实验结果的系统综述和分析,重点分析了月壤颗粒... 详细信息

太空风化作用普遍发生在月球、小行星等一些无大气层的天体表面,主要包括太阳风离子辐射和微陨石撞击等作用.通过对真实月球样品太空风化作用的研究成果以及低能离子和激光照射等地面模拟实验结果的系统综述和分析,重点分析了月壤颗粒中非晶质层和纳米铁的成因,指出太空风化研究中存在的太阳风离子辐射和微陨石撞击贡献难以区分及模拟实验模拟效果尚不充分的问题.进而提出月球太空风化研究不能简单套用其他天体的模型,并建议未来开展更多月球和陨石样品的精细化学分析.

关键词：月壤太空风化太阳风微陨石撞击月球

碳质球粒陨石ShanShan002（CO3）和Allende（CV3）蚀变特征及太空风化模拟实验的研究

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碳质球粒陨石ShanShan002（CO3）和Allende（CV3）蚀变特征及太空...

作者：孙浩西北大学

学位级别：硕士

太空风化作用是天体小行星表面发育的一种重要作用,对于天体小行星遥感探测具有着重要影响,太空风化主要表现为引起光谱反射率、吸收峰深度的变化,很大程度上影响了遥感光谱数据的准确解译。碳质小行星是最为原始的一类小行星,保存了太... 详细信息

太空风化作用是天体小行星表面发育的一种重要作用,对于天体小行星遥感探测具有着重要影响,太空风化主要表现为引起光谱反射率、吸收峰深度的变化,很大程度上影响了遥感光谱数据的准确解译。碳质小行星是最为原始的一类小行星,保存了太阳星云形成初期物质的原始信息,并有很可能是地球水与生命的潜在来源,目前已经成为深空探测的重要目标。然而,太空风化对碳质小行星表面物质的改造作用却与已知的月球、水星以及S型小行星等无大气行星模式存在很大的不同,具体表现为:部分碳质小行星风化后光谱反射率升高以及连续统斜率降低。通过对其他因素的排出后发现,碳质小行星中含水量/含碳量发挥重要的作用,较高的挥发分含量极有可能抑制了太空风化作用过程中单质金属铁的形成。研究选取5块陨石分别进行了脉冲激光辐照实验,研究结果可为近地小行星探测任务备选目标的确定、光谱遥感数据的解译以及表面物质演化过程的反演提供一定的参考和支撑。选取CO/CV型碳质球粒陨石作为主要研究对象,利用扫描电镜和透射电镜对陨石样品中含水蚀变矿物种类、特征蚀变矿物形成机制进行深入研究。在此基础上,结合开展脉冲激光轰击模拟实验,探讨富铁的CO/CV型碳质球粒陨石与富含挥发分的CM2型碳质球粒陨石陨石在轰击前后挥发分含量对太空风化作用过程中纳米金属铁形成的影响,以及对碳质小行星遥感光谱改造的综合效应。对于K型小行星、S型小行星和C型小行星,np Fe在变暗、变红光谱和减弱吸收方面起主要作用;富挥发性C型小行星的空间风化过程受含水有机质控制,可见反射率较高,近红外斜率较低。本研究为今后近地小行星探测任务中选择合适的小行星作为目标,解释光谱遥感数据,了解小行星表面物质的演化提供了参考和支持。

关键词：小行星太空风化反射光谱陨石挥发分

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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基于太空风化的尖晶石二向性反射特性研究

深空探测学报 2014年第3期1卷 210-213页

作者：张渊智安璐黄朝君中国科学院国家天文台月球与深空探测重点实验室北京100012 北京科技大学数理学院北京100083 香港中文大学深圳研究院深圳518057

简要介绍了不同太空风化条件下尖晶石的光谱特性,特别是利用Hapke模型计算了不同太空风化条件下尖晶石的二向性反射率分布特征。模拟的结果显示,对M3数据,可比较0.6μm和1.9μm附近的吸收特征;对IIM数据,则需要先分析太空风化程度,然后... 详细信息

简要介绍了不同太空风化条件下尖晶石的光谱特性,特别是利用Hapke模型计算了不同太空风化条件下尖晶石的二向性反射率分布特征。模拟的结果显示,对M3数据,可比较0.6μm和1.9μm附近的吸收特征;对IIM数据,则需要先分析太空风化程度,然后比较0.6μm和0.9μm附近的吸收特征来判断是否为尖晶石。该结论为选择探月传感器的波段组合识别尖晶石提供了依据,也为应用M3数据和"嫦娥1号"IIM数据的尖晶石判别奠定了基础。

关键词：尖晶石光谱特征 Hapke模型太空风化