基于嫦娥一号干涉成像光谱数据的月表镁元素和镁指数填图

Imaging Interferometer (IIM) aboard Chang''E-1 is designed to detect the distribution of lunar chemical compositions and minerals on the Moon’s surface. The information about the variability and spatial distribution of MgO and Mg-number is critical for understanding the lunar geology and evolution history. This study is targeted to map the lunar MgO based on the experience of Clementine UVVIS and Lunar prospector. The MgO abundance near Apollo and Luna sampling sites and the LSCC data are used for ground truth in the modeling. We will apply the methods of ''statistical analysis'' and ''band ratio'' to obtain the most reliable model of MgO mapping. The Mg-number mapping is based on the algorithms of MgO and FeO models. Typical regional case studies including geologic studies will also be conducted using the mapping results of Chang''E-1 IIM data. We will compare our results with those of Clementine and Lunar Prospector in order to refine our MgO and Mg-number models.

嫦娥一号干涉成像光谱仪主要科学目标之一是探测月表物质类型及元素的含量及分布。研究月表镁元素（MgO）和镁指数分布有助于更好地理解月球月壳成岩和演化历史。在充分借鉴国际上对Clementine、Lunar Prospector等探测数据MgO反演经验基础上，本研究将利用嫦娥一号干涉成像光谱仪（IIM）数据，力求建立适用于IIM数据的月表MgO含量反演方法。研究将以Apollo和Luna取样点MgO含量真值和LSCC月壤数据等作为模型反演的月面真值，适当选取干涉成像光谱仪数据中对于MgO元素敏感的谱段，分别采用统计分析方法和波段比值方法进行反演。在MgO反演和已有的FeO反演结果结合，获得月球表面Mg指数反演的模型。将镁元素和镁指数模型应用于干涉成像光谱仪数据,进行月表典型地区填图，并开展相应月球表面岩石演化研究。我们还会将填图结果与其他探测结果比较，以验证和优化MgO和镁指数反演模型。

本项目基于我国嫦娥一号卫星上搭载的干涉成像光谱仪(IIM)所返回的科学数据，以月球表面的镁元素和镁指数反演为主题，深入开展月表物质成分反演和月球岩石类型识别研究。IIM数据定标质量对于月球表面镁元素和镁指数反演具有重要的约束作用，课题组提出了一套全新的IIM数据再处理和校正的方法，获得了新的光度校正模型，并进行绝对反射率数据的换算和验证。研究以Apollo和Luna登陆点附近的IIM光谱数据为月面真值，采用偏最小二乘方法获得了基于IIM数据的月球表面镁元素和镁指数反演的模型。我们将该模型应用月球雨海-冷海（LQ-4）地区，获得了其镁元素和镁指数填图。我们还结合干涉成像光谱仪获得的其他元素数据（如FeO、TiO2）开展月表岩石类型划分方案的相关论证，获得国内首个基于嫦娥一号干涉成像光谱仪数据的月球表面岩石类型分布图。本项目支持下所获得的另外一个重要工作是，结合月球轨道遥感数据和搭载于我国嫦娥三号玉兔号月球车就位探测数据，获得了着陆区较为确切的元素成分（包括镁元素和镁指数）和矿物组合信息，发现了一种新型月球中钛玄武岩，并使嫦娥三号着陆区成为月球轨道遥感新的月面定标点。此外，对月球表面其他元素（如Fe、Ti、U、Th、K等），我们同时采用了其他月球遥感数据（如Clementine UVVIS、M3、嫦娥一号和嫦娥二号伽马谱仪等）进行反演，综合对比多种元素的月球表面填图结果和含量及分布特征，深入探讨其所揭示的月球岩石和岩浆演化历史。本项目以月球镁元素和镁指数的反演工作为主题和线索，发掘我国嫦娥工程科学探测数据的应用潜力，为深入开展月球的起源和演化研究打下了良好基础。.在本项目支持下，目前已经发表（或接收）20篇期刊文章，其中在Nature Communications、Planetary and Space Sciences、Earth Moon and Planets、Chinese Science Bulletin、岩石学报等杂志上发表（或接收）SCI/EI论文16篇（其中SCI文章11篇），中国科学等其他中文核心期刊发表（或接收）4篇。参加美国月球与行星科学大会（LPSC）、第十一届月球行星科学与探测学术研讨会等国内外会议并发表会议论文13篇， 作国际国内学术会议口头报告6次。此外撰写Springer出版社书稿1章，获得国家发明专利1项。