该项目将通过美国国家航空航天局(NASA)的“月球表面有效载荷与研究调查”(PRISM)计划获得资金。PRISM利用参与“商业月球有效载荷服务”(CLPS)计划的供应商提供的航天器,将科学仪器送往月球表面。
GIMLI将探测月球地下
该入选项目名为“马利厄斯月球坑地球物理调查仪”(Geophysical Instruments for Marius Lunar pit Investigation,简称GIMLI),由PSI(行星科学研究所)副所长兼资深科学家Than Putzig领导。PSI正与Honeybee Robotics合作,后者将建造该任务的大部分设备和仪器。这些仪器将搭载通过CLPS计划提供的着陆器和巡视器前往月球。PSI的工作还将与挪威航天局合作开展。
“GIMLI代表了PSI成立之初所追求的那种雄心勃勃的行星科学,”PSI所长兼首席执行官Amanda Hendrix表示。“Than和他的团队将我们从轨道上一直研究的科学问题,开发出了一种直接在月球上进行调查的方法。我们很高兴PSI能领导这项工作,并与NASA和Honeybee Robotics合作,以进一步了解月球及其火山历史。”
从轨道上研究月球的科学家发现了令人信服的证据,表明月球表面下可能隐藏着洞穴和熔岩管。GIMLI将重点关注马利厄斯山坑(Marius Hill Pit,简称MHP),这是一个巨大的开口,位于月球上火山活动最多样化的区域之一。与在月球上发现的其他坑洞一样,MHP可能为古代火山活动形成的地下结构提供一个入口。
GIMLI不仅依赖于从上方进行的观测,还将为研究人员提供直接从月球表面检查MHP的机会。
雷达和地震传感器将搜寻熔岩管
“将有意主动源地震方法重新引入行星科学一直是我长久以来的愿望,因为自从阿波罗宇航员在月球上进行首次地震勘测以来,这种方法基本上就没有被使用过,”Putzig分享道。“将该方法与探地雷达和重力测量相结合,使这一切更加令人兴奋,因为这些方法结合在一起将使我们能够更好地了解地下特性——包括预期探测到从马利厄斯山坑延伸出去的熔岩管。”
为了调查地下的情况,GIMLI将结合使用探地雷达、地震传感器和重力仪。相机还将拍摄月球表面和坑洞暴露的壁面。这些仪器配合使用,将搜寻从MHP延伸的可能地下空腔,如果探测到,将帮助科学家估算其尺寸。
Honeybee Robotics是蓝色起源(Blue Origin)旗下公司,将担任PSI在该项目上的商业合作伙伴。该公司将提供项目管理服务,并为主动源地震系统、重力仪和相机构建仪器。Honeybee Robotics还将协助将科学仪器集成到着陆器和巡视器上。在航天器到达月球表面后,它将与PSI共同领导仪器操作。
即使没有洞穴也能揭示新的月球地质
即使研究人员没有发现洞穴或熔岩管,该任务仍可能产生重要发现。其测量结果可能有助于解决另一个重大问题:马利厄斯山坑是如何形成的?
通过检查MHP周围和下方的物质,科学家可以获得关于该坑洞起源以及更广泛区域地质和火山历史的新线索。
该团队还计划研究可能存在的地下结构之外的内容。周边地区经历了漫长的火山活动历史,MHP的壁面暴露出通常被掩埋的表土层和熔岩流层。检查这些层可以显示熔岩曾经如何在月球表面和地下流动,以及各个单独的喷发之间是否相隔了很长时间。
月球坑洞之所以有价值,不仅是因为其壁面暴露了原本隐藏的地质结构。与其相连的任何地下空间也可能保存了帮助塑造月球的火山过程的证据。
窥探月球火山历史的窗口
“确认一个大型熔岩管将使我们深入了解火山活动在月球上是如何运作的,”PSI资深科学家、GIMLI项目副首席研究员Gareth Morgan解释道。“熔岩管是地球上玄武质火山活动的一个常见特征,因此在月球上发现它们意味着我们可以利用对这些地球洞穴的了解来更好地理解月球历史。”
除PSI和Honeybee Robotics外,GIMLI团队还包括来自博伊西州立大学、约翰斯·霍普金斯大学、月球与行星研究所和奥斯陆大学的合作研究员。挪威航天局将提供探地雷达。