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月球撞击坑识别的研究现状与展望

中国科学：地球科学 2024年第5期54卷 1411-1435页

作者：姜衍徐长仪陈凌中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理院重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

研究月球撞击坑的时空特征是了解月球内部结构、月球内外动力学演化、月球和太阳系撞击历史的重要手段.本文综述了国内外利用月球地形数据和重力数据识别撞击坑的研究进展,分析了地形撞击坑与隐伏撞击坑在地形、重力异常、重力梯度和壳... 详细信息

研究月球撞击坑的时空特征是了解月球内部结构、月球内外动力学演化、月球和太阳系撞击历史的重要手段.本文综述了国内外利用月球地形数据和重力数据识别撞击坑的研究进展,分析了地形撞击坑与隐伏撞击坑在地形、重力异常、重力梯度和壳幔界面起伏等方面的特征及产生这些特征的原因.利用撞击坑数据库,分别从盆地年龄和盆地内部结构两个方面讨论了月球早期撞击通量变化和热演化.通过总结,发现撞击坑统计定年的结果表明某些盆地的年龄不同于前人的研究结果,且盆地定年结果支持月球在~3.95Ga经历了晚期重轰击(LHB)事件.与高地撞击盆地相比,月海内部盆地的壳幔界面没有显著的沟槽结构,表明这些盆地形成于月壳温度较高的时期,经历了更长时间的松弛过程.最后,指出了目前隐伏撞击坑识别结果存在不准确、不全面的问题,并提出未来可以使用局部正交基函数构建的重力场来识别隐伏撞击坑、确定古老盆地的年龄,从而精确重建月球和其他行星的早期撞击历史.

关键词：月球重力场撞击坑撞击通量早期演化

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小行星撞遇陆地成坑动力学的计算模拟

深空探测学报（中英文） 2024年第2期11卷 195-202页

作者：徐文杰刘芹芹申旭辉清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室北京100190 中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室北京100190

小行星撞遇陆地是一个复杂的非线性动力学过程,难以通过模型试验的方法开展相关研究。数值计算为这一灾害动力学过程分析提供了重要的工具,基于自主研发的CoSim软件中离散元(Discrete Element Method,DEM)模块初步实现了小行星撞遇陆地... 详细信息

小行星撞遇陆地是一个复杂的非线性动力学过程,难以通过模型试验的方法开展相关研究。数值计算为这一灾害动力学过程分析提供了重要的工具,基于自主研发的CoSim软件中离散元(Discrete Element Method,DEM)模块初步实现了小行星撞遇陆地的大规模计算模拟。基于小行星撞遇陆地三维动力学全过程的数值仿真结果:实现了初始接触、撞遇挖掘、高速抛射和回落调整4个撞击阶段全过程仿真;小行星的碰撞入射角及撞遇过程中动力学行为将影响撞击坑的地形地貌特征。研究也表明大规模数值计算方法可较好地实现小行星撞遇地球这一动力学过程,为小行星防御提供支撑。

关键词：小行星撞击坑离散元法数值仿真

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撞击坑研究进展与展望

中国科学：地球科学 2023年第11期53卷 2482-2493页

作者：岳宗玉史珂邸凯昌林杨挺芶盛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 中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026

撞击坑是超高速运动的小天体撞击固态天体(包括类地行星及其卫星、小行星等)表面形成的地质结构,而强烈的撞击是这些天体形成与演化的重要动力,因此撞击过程的研究是行星科学的重要研究领域.文章对撞击坑的遥感观测、撞击坑的形成机制研... 详细信息

撞击坑是超高速运动的小天体撞击固态天体(包括类地行星及其卫星、小行星等)表面形成的地质结构,而强烈的撞击是这些天体形成与演化的重要动力,因此撞击过程的研究是行星科学的重要研究领域.文章对撞击坑的遥感观测、撞击坑的形成机制研究,以及撞击坑研究的意义等进行了总结.文章描述了微坑、简单坑、复杂坑、撞击盆地等四类撞击坑的形貌特征,介绍了撞击坑形貌研究中常用到的特征参数,分析了撞击挖掘过程导致的撞击坑周围矿物岩石分布特征.基于遥感观测数据,总结了撞击坑的识别方法,以及月球、火星、谷神星、灶神星等天体表面的撞击坑数据库.在撞击坑的形成机制研究方面,描述了撞击坑形成的一般过程,介绍了撞击坑形成机制研究的常用方法,讨论了撞击坑研究中经验公式的重要性.在撞击坑研究的科学应用方面,介绍了撞击坑统计定年法的原理及其应用现状,描述了撞击坑在月壤形成过程以及推测月壤与玄武岩厚度中的应用.文章最后就撞击坑的形成机制等方面的研究进行了探讨与展望.

关键词：行星撞击坑遥感观测数值模拟统计定年

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基于多层次分割的月表撞击坑自动检测

测绘通报 2023年第11期 18-22页

作者：李海鹏董有福张昊南京工业大学江苏南京211816

对月表不同尺寸撞击坑的提取具有重要研究价值。目前针对直径1 km以下的撞击坑检测取得了理想的效果,但对于相对较大的撞击坑检测率有待进一步提升。本文提出了一种具有良好稳健性的撞击坑自动检测模型,基于LOLA发布的全月DEM数据生成... 详细信息

对月表不同尺寸撞击坑的提取具有重要研究价值。目前针对直径1 km以下的撞击坑检测取得了理想的效果,但对于相对较大的撞击坑检测率有待进一步提升。本文提出了一种具有良好稳健性的撞击坑自动检测模型,基于LOLA发布的全月DEM数据生成了月表地形参数,采用面向对象的多层次分割方法并结合机器学习技术提取撞击坑,选取3个典型样区进行了试验分析。结果表明,对于直径范围在1~120 km内的撞击坑,召回率和精确率分别为86.5%和81.2%,具有良好的检测率。

关键词：撞击坑自动检测面向对象多层次分割

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陨石坑残留“旋转”的痕迹

物理 2024年第1期53卷 41-42页

作者：徐仁新(编译) 不详

数值模拟显示,撞击坑的形状取决于撞击物的旋转及其内部结合的松紧。20世纪初,商人Daniel Barringer因未寻获铁陨石而丢了一笔财富,他笃信那颗铁陨石就藏在亚利桑那陨石坑的下面。虽然鲜有大型陨石撞击(这值得庆幸)发生,但是物理学家认... 详细信息

数值模拟显示,撞击坑的形状取决于撞击物的旋转及其内部结合的松紧。20世纪初,商人Daniel Barringer因未寻获铁陨石而丢了一笔财富,他笃信那颗铁陨石就藏在亚利桑那陨石坑的下面。虽然鲜有大型陨石撞击(这值得庆幸)发生,但是物理学家认为Barringer的努力是徒劳的:那颗陨石在撞击时基本上蒸发了!不过我们对陨石残骸分布的细节仍知之甚少,包括撞击时陨石坑如何成形。

关键词：铁陨石陨石坑撞击坑陨石撞击亚利桑那数值模拟

基于最优分割分级法的月球撞击坑分级及其演化分析

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岩石学报 2016年第1期32卷 119-126页

作者：姚美娟陈建平王翔徐彬中国地质大学北京100083 中国地质大学国土资源与高新技术研究中心北京100083 中国地质调查局发展研究中心北京100037

撞击坑是月球表面广泛分布的重要构造形态,占据了月球表面的大部分面积。撞击坑的直径差别很大,从几微米到数百千米,其退化程度与形成年代具有密切关系。为了研究不同地质年代形成的撞击坑直径大小及其演化规律,需采用量化分级方法对大... 详细信息

撞击坑是月球表面广泛分布的重要构造形态,占据了月球表面的大部分面积。撞击坑的直径差别很大,从几微米到数百千米,其退化程度与形成年代具有密切关系。为了研究不同地质年代形成的撞击坑直径大小及其演化规律,需采用量化分级方法对大小不同的撞击坑进行定量分级和统计分析。本文在月表撞击坑数据库LU60645GT和Lunar_Impact_Crater_Database(2011)的基础上,结合数据库中撞击坑的直径、深度和年代信息,利用最优分割分级法对撞击坑直径进行定量化分级,并根据分级结果,综合分析撞击坑几何形态特征及其演化规律。研究结果表明,撞击坑形态特征的演化与年代有密切的关系。在相同级别、相同地体下,撞击坑形成的年代越早,其形态特征的精细结构退化程度越明显,只保留了大体的几何形状;而在不同级别、相同地体、相同年代下的撞击坑形态特征则由简单逐渐变为复杂,坑物质也逐渐变得复杂。

关键词：月球撞击坑最优分割分级法定量分级演化分析

撞击坑数值模拟中状态方程替代原则及误差分析

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地学前缘 2014年第6期21卷 204-211页

作者：岳宗玉邸凯昌刘召芹胡文敏芶盛中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008

撞击坑是太阳系内大多数类地行星表面的一种重要地质过程,文中介绍了撞击坑形成的机制和撞击坑研究中的数值模拟方法。首先介绍模拟撞击成坑过程的基本理论与策略,着重指出状态方程在数值模拟中具有重要作用。然而,相对于客观世界物质... 详细信息

撞击坑是太阳系内大多数类地行星表面的一种重要地质过程,文中介绍了撞击坑形成的机制和撞击坑研究中的数值模拟方法。首先介绍模拟撞击成坑过程的基本理论与策略,着重指出状态方程在数值模拟中具有重要作用。然而,相对于客观世界物质复杂多样,在撞击坑数值模拟中仅有少数物质的状态方程,因此在研究中不可避免地使用其他物质的状态方程进行替换。详细阐述了状态方程替换的概念和原则,即它们的雨贡纽曲线必须相似。其次进一步从理论上分析这种替代过程对物理属性以及溅射速度的影响。最后,开展两个小型撞击坑的数值模拟,靶区分别使用花岗岩和石英岩,模拟结果显示了两次模拟中的峰值压力、温度以及密度的相似性和差异性。这种分析能够有助于行星科学领域的研究,尤其是在目前从月球、火星以及其他星体正在获取越来越多数据的阶段。

关键词：雨贡组曲线状态方程撞击坑数值模拟

木星和土星冰卫星上的撞击坑分布:探寻外太阳系撞击体来源的钥匙

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地质学报 2021年第9期95卷 2662-2677页

作者：徐璐媛月球与行星科学国家重点实验室澳门科技大学澳门999078 国家航天局澳门太空探索与科学中心澳门999078

充分认识外太阳系撞击体的来源类型和分布特征,对认识外太阳系固态天体上撞击过程,明确外太阳系天体上的撞击坑生成率和撞击坑定年等诸多方面具有重要的意义。得益于海量高质量探测数据的获取,如今我们对内太阳系主要天体表面的撞击分... 详细信息

充分认识外太阳系撞击体的来源类型和分布特征,对认识外太阳系固态天体上撞击过程,明确外太阳系天体上的撞击坑生成率和撞击坑定年等诸多方面具有重要的意义。得益于海量高质量探测数据的获取,如今我们对内太阳系主要天体表面的撞击分布和来源已经有了较为深入的了解,但对外太阳系天体的撞击分布和来源还知之甚少。不同大小频率的撞击体会在外太阳系冰卫星表面形成不同大小频率分布的撞击坑,不同飞行速度的撞击体也会在同步自转的冰卫星上留下程度不同的前导-后随半球不对称分布的撞击坑,因此,对外太阳系冰卫星上撞击坑的大小频率分布和前导-后随半球不对称性分布的观测,可以用于反推外太阳系的主要撞击来源。木星系统中大坑(D>10~30 km)的主要撞击来源是日心小天体(环绕太阳),但目前在木卫三和木卫四上观测到的前导-后随半球不对称性程度与黄道彗星引起的不对称性程度并不相符,更接近于近各向同性彗星(NICs)引起的不对称性,这与目前的天文观测和理论计算结果不一致;木卫二上的大坑稀少,小坑(D坑的溅射物影响。对土星系统,土卫五和土卫八的大坑(D>20~30 km)分布更符合日心小天体来源;而土卫一、土卫四、土卫三上的分布则与行心碎屑物(以行星为中心)一致,尤其是小坑更可能来自以土星为中心的撞击体影响,例如大型盆地的溅射物或卫星碎片残骸。

关键词：木星土星冰卫星撞击坑外太阳系撞击体来源

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不同密度弹丸对水冰的超高速撞击成坑实验

宇航学报 2018年第9期39卷 1053-1058页

作者：兰胜威柳森覃金贵任磊生李毅黄洁中国空气动力研究与发展中心超高速碰撞研究中心绵阳621000

为了研究冰冻天体表面撞击坑的形成与演化,开展了水冰的超高速撞击成坑实验。使用二级轻气炮发射1.0 mm直径的球形弹丸,以3 km/s、5 km/s和7 km/s速度对圆柱状冰块进行撞击。弹丸材料包括聚碳酸酯和不锈钢两种,冰块温度为253 K。实验观... 详细信息

为了研究冰冻天体表面撞击坑的形成与演化,开展了水冰的超高速撞击成坑实验。使用二级轻气炮发射1.0 mm直径的球形弹丸,以3 km/s、5 km/s和7 km/s速度对圆柱状冰块进行撞击。弹丸材料包括聚碳酸酯和不锈钢两种,冰块温度为253 K。实验观察到了不同弹丸和不同速度条件下,冰块中撞击坑的形貌特征。对撞击坑直径、深度和剖面形状进行了测量,并与文献中铝弹丸对水冰的撞击坑进行了比较分析。获得了水冰撞击坑特征随撞击参数的变化规律,结果表明:撞击坑直径和深度的主导机制不同,坑深主要由弹丸侵彻作用形成,而坑径主要由冰块的剥落所致;坑深比坑径具有更强的对于弹丸密度的依赖性,高密度弹丸撞击坑直径具有比低密度弹丸更强的对于撞击速度的依赖性;撞击坑体积与撞击能量成正比,高密度弹丸形成的撞击坑直径表现出"能量缩比"行为,而低密度弹丸形成的撞击坑直径表现出"动量缩比"行为。

关键词：撞击坑水冰超高速碰撞行星太阳系