地下探査レーダによる月の海領域における地質状態および地下構造の解明

利用地下探测雷达阐明月球海洋区域的地质条件和地下结构

基本信息

批准号：
14J03992
负责人：
石山謙
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J03992/
关键词：
月レーダーサウンダー衝突実験月科学研究

项目摘要

本研究は、(1)月の地質および、(2)月の地下構造の解明から成る研究である。研究(1)では、月の地質を議論するため、3カ所の海領域において、月上部玄武岩層の誘電率を推定し、その値から空隙率を推定した。しかしながら、有効媒質近似理論から、媒質中のクラック量が同じでも、クラックの異方性によって誘電率が変化することを示唆されたことから、本研究では、衝突実験に基づいて、誘電率から空隙率を推定する方法の妥当性を検証した。人工的なクレーターを作成し、その周辺の誘電率・密度・クラック量を測定した結果、クレーター近傍でクラックの量が増加し、それが誘電率や密度の低下を引き起こしていることが明らかとなった。クラックの異方性による誘電率が変化も確認できたが、クレーター近傍に生じた実際のクラックは異方性に乏しく、等方と見なして誘電率から空隙率を推定する方法が近似的に妥当であることを確認することができた。研究(2)では、２次元でのレーダエコーの計算機シミュレーションコードを作成し、溶岩チューブや断層などの地形からの電磁波のエコーパターンを調べ、月レーダーサウンダー観測データとの比較を試みたが、類似したエコーパターンの同定には至らなかった。月面上のラフネスや誘電率等の空間的な非一様性を2次元モデルでは再現でないことが原因の1つとして挙げられる。そのため、3次元エコーシミュレーションの必要性を確認した。3次元エコーシミュレーションとの比較の準備として、月レーダーサウンダーデータから月地下反射面の３次元マップの導出を行った。この３次元マップを活用した解析から、月面よりも傾斜角の大きい地下反射層が発見され、月リソスフェアが溶岩荷重によってたわんだ観測的証拠と考えられる。研究(1)の成果（海領域の誘電率推定）は学術誌で公表済、研究(2)の成果（傾斜角の大きな地下反射層）は学術誌に投稿し査読中である。

这项研究包括阐明 (1) 月球的地质情况和 (2) 月球的地下结构。在研究（1）中，为了讨论月球的地质情况，我们估算了月球上三个海洋区域玄武岩层的介电常数，并根据该值估算了孔隙率。然而，有效介质近似理论表明，即使介质中的裂纹数量相同，介电常数也会根据裂纹的各向异性而变化，从而验证了估计速率的方法的有效性。制作人工凹坑并测量其周围的介电常数、密度和裂纹数量，结果发现，在凹坑附近裂纹数量增加，导致介电常数和密度Ta降低。还确认了介电常数因裂纹的各向异性而变化，但在凹坑附近发生的实际裂纹的各向异性较差，因此可以适当地假设其是各向同性的并根据介电常数I来估计孔隙率。能够证实这一点。在研究（2）中，我们创建了二维雷达回波的计算机模拟代码，研究了来自熔岩管和断层等地形的电磁波的回波模式，并尝试将其与月球雷达探测仪的观测数据进行比较。无法识别模式。造成这种情况的原因之一是二维模型无法再现月球表面的粗糙度和介电常数等空间不均匀性。因此，我们确认了3D回波模拟的必要性。为了准备与 3D 回波模拟进行比较，我们从月球雷达探测仪数据中得出了月球地下反射面的 3D 地图。使用这张三维地图的分析揭示了地下反射层的倾斜角度大于月球表面的倾斜角度，这被认为是月球岩石圈因熔岩载荷而弯曲的观测证据。研究成果（1）（海洋区域介电常数估算）已在学术期刊上发表，研究成果（2）（大倾角地下反射层）已提交给学术期刊并发表正在接受同行评审。