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用时间成像定量月球上的陨石坑产生和风化层翻转

摘要

彗星、小行星和相关碎片的随机撞击形成并改变了月球的风化层和其他岩石表面。撞击坑随时间的积累是评估地质单元相对年龄的基本用途。来自返回样本的陨石坑计数和辐射测量年龄为月球和其他太阳系物体上未采样单位的绝对模型年龄提供了约束条件123.4.然而,尽管对现有陨石坑和返回样本的研究提供了对陨石坑形成过程和过去的陨石坑速率的深入了解,但关于目前的陨石坑生成速率、撞击期间早期喷射的影响以及远端喷出物对风化层的影响仍然存在问题。在这里,我们使用月球勘测轨道飞行器相机(LROC)窄角相机(NAC)的时间(“前后”)图像对来量化月球上陨石坑产生的当代速率,以揭示以前未知的撞击诱导喷射的细节,并确定正在迅速搅动风化层的二次撞击过程。从这个时间数据集中,我们发现了222个新的陨石坑,并发现了比标准Neukum生产和月球年表函数预测的多33%的陨石坑(直径至少10米)2.我们确定了与新陨石坑相关的宽反射区,我们将其解释为地表喷射过程的证据。我们还观察到一个次级陨石坑过程,我们估计在81000年的时间尺度上搅动了表层两厘米的风化层,这比以前从陨石撞击(1000万年)中估计的模型快了100多倍。5

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图1:新撞击坑的探测和分布。
图2:NAC时间对发现的新形成陨石坑的年度累积大小-频率分布。
图3:NAC时间对比值的陨石坑形成特征。
图4:斑点的例子和年大小频率分布。

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确认

我们感谢NASA戈达德太空飞行中心和亚利桑那州立大学的工程师和技术支持团队,是他们收集了大量的月球表面图像档案,这些图像档案将在未来几十年使用。这项工作得到了月球勘测轨道飞行器(LRO)项目和亚利桑那州立大学LROC合同的支持。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

E.J.S.起草了手稿,并撰写了用于识别表面变化的CRISP软件。rz。p对时间变化进行了分类和分类。M.S.R.是月球轨道探测照相机的主要研究员,并为科学解释提供了关键贡献。P.C.T.有助于斑点和反射带的科学解释。R.V.W.协助优化变化检测软件并评估时间变化。所有作者都对数据的解释和分析做出了贡献。

相应的作者

对应到爱默生·j·斯派耶尔

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

审核人信息自然感谢M. Cintala, B. Ivanov和其他匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1斑点就位引起的反射率变化。

与低反射率相关的反射率变化直方图(上;n= 18756)和高反射率(底部;n= 1757)斑点。

图2 NAC颞叶对分布。

根据观测前后的天数(2009年6月至2015年5月)对图像足迹进行彩色编码。为了显示清晰,图像足迹的大小被夸大了。

扩展数据图3时间对统计。

左,单个颞对覆盖区域的分布与相应观测之间的时间间隔。右,每个NAC颞对后图像的地面采样距离的直方图。

图4图像配准误差的影响。

一个- - - - - -d,一个减少像素偏移的时间比图像的例子(NAC帧的比例M188678240LR/M1180548227LR): 10像素偏移(7.8米偏移;一个);5像素偏移(3.9 m偏移;b);3像素偏移(2.3 m偏移;c);和<1像素偏移(<0.8 m偏移;d).较大的偏移量一个- - - - - -c这样就无法确定新的撞击坑了。

扩展数据图5R-新的火山口种群图。

相对陨石坑频率R在通过时间成像发现的222个新撞击坑中。作为参考,对于直径≥10 m的直径,覆盖了由NPF导出的1年等时线(灰线)。误差条是根据计数的泊松统计量估计的。

扩展数据图6时间对中记录的冲击过程细节。

2013年3月17日被四个不同反射率区包围的撞击地点的时间比图像(NAC帧比M1129645568L/M183689789L)。

扩展数据图7与新撞击相关的反射率区域范围。

在新撞击周围观察到的四个反射率区的最大区域距离与陨石坑直径的关系。直径小于3m的弹坑被排除在最小二乘拟合之外。

扩展数据表1最小二乘拟合与陨石坑直径相比的最大区域距离
表2近端反射率带的跨度

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引用本文

斯派尔,E.,波维莱提斯,R.,罗宾逊,M.。et al。用时间成像定量月球上的陨石坑产生和风化层翻转。自然538, 215-218(2016)。https://doi.org/10.1038/nature19829

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