月球不规则月海斑块的地质特征、比较行星学及成因研究

Irregular Mare Patches (IMPs) are a group of small depression formations located within mare region on the nearside of the Moon, whose geological characteristics and origin would provide fundamental constraints on lunar geological history and thermal evolution. The IMPs were recently interpreted as products of geologically recent (<100 Ma) volcanic eruptions, significantly younger than the established cessation time of lunar volcanism (~1 Ga), a finding that challenges current knowledge of lunar geological and thermal evolution history and models. While the geological characteristics of lunar IMPs were still poorly understood, and their origin have been long debated. In this work, we plan to analysis meticulously the geologic setting and the nature of the interior units (geomorphology, composition, regolith thickness, crater retention age, photometry, etc.) of all the ~70 sites of IMPs currently identified on the Moon, using the latest image, altimetry and spectroscopy data sets collected by lunar spacecraft including China’s Chang’E series. From the new perspective of comparative planetology analysis of Hawai’i volcanos, we explore the origin of lunar IMPs, with an emphasis on whether they are formed by geologically recent volcanic eruptions on the Moon. Our investigations of lunar IMPs would provide vital evidences on constraining the chronological characteristics and cessation time of lunar volcanism, thus enhancing our understanding of geological and thermal evolution history and models of the Moon.

不规则月海斑块是一组分布于月球正面月海地区的微小凹陷构造，准确认识其地质特征与成因将为研究月球地质及热演化提供关键约束。最近有研究将其解译为月球地质近期(<100 Ma)火山喷发的产物，显著年轻于传统观点认为的月球火山活动结束时间(~1 Ga)，挑战了学界对月球地质及热演化历史和模型的既有认知。然而目前对不规则月海斑块的地质特征研究仍非常薄弱，对其成因也争议较大。本项目拟使用包括我国嫦娥系列在内的国内外探测器获取的最新月球影像、地形及光谱数据，详细分析月表70余处不规则月海斑块的地质背景及内部单元的形貌学、物质成分、月壤厚度、撞击坑保存年龄、光度学等地质特征，然后从对夏威夷火山建造比较行星学分析的全新视角，深入探索不规则月海斑块的成因，尤其关注其是否形成于月球地质近期火山喷发活动，为限定月球火山活动的年代学特征和结束时间提供关键证据，深化对月球地质及热演化历史和模型的认识。

不规则月海斑块是一组分布于月球正面月海地区的微小凹陷构造，准确认识其地质特征与成因将为研究月球地质及热演化提供关键约束。最近有研究将其解译为月球地质近期(<100 Ma)火山喷发的产物，显著年轻于传统观点认为的月球火山活动结束时间(~1 Ga)，挑战了学界对月球地质及热演化历史和模型的既有认知。然而目前对不规则月海斑块的地质特征研究仍非常薄弱，对其成因也争议较大。本项目以月表不规则月海斑块为研究对象，综合利用包括我国嫦娥系列在内的国内外探测器获取的最新月球影像、地形及光谱数据，首先综合前人识别结果，建立了全新的月球不规则月海斑块数据库及系统性分类方案。然后在每个类别中，选取代表性的样例对其形貌学、物质成分、月壤厚度、撞击坑保存年龄、光度学等地质特征进行详细分析。同时，我们对夏威夷地球火山建造开展了详细的比较行星学分析，对其和月球不规则月海斑块形貌特征的异同点。最后，以最新关于月球火山活动物理规律的综合理论分析为指导，对不规则月海斑块的成因进行了深入探索，首次提出月球不规则月海斑块可能形成于古老(>30亿年)火山口的熔岩湖过程，并伴随着晚期超高孔隙度岩浆物质的喷发，而可能不是月球地质近期火山喷发的产物，月球火山活动的结束时间仍为距今10亿年左右。本项目建立的成因模型，可以在月球地质及热演化模型经典框架下，较为完善地解释月球不规则月海斑块一系列非常特殊的地质特征。项目团队围绕该项目课题发表了SCI论文4篇，包括国际著名行星科学刊物Journal of Geophysical Research: Planets文章3篇，并发表了与之相关的月球地质学SCI论文3篇，该系列文章获得国际行星科学界的高度评价，被Science Advances、Geophysical Research Letters等高水平期刊文章引用。