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月壤深处的回声 ——从嫦娥到天问的行星雷达叙事

来源:财讯网 2026-05-27 22:02:41
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题记:雷达波入地数百米,归来不过一瞬;而我们追问的却是亿万年间尘埃、火山、水冰与生命可能留下的沉默。

 一、回声不知所起,一往而深

许多年后,当我再次凝视嫦娥探月任务传回的雷达剖面时,仍会想起第一次看到月壤层理的那个瞬间。

屏幕上不过是几道弯曲的反射、一片强弱不均的回波、一串随巡视路径起伏的电磁痕迹。若在旁人看来,那也许只是灰阶图像里并不醒目的纹理;但在我眼中,那些回波并非冰冷的数据,而像是月球浅表层深处传来的足音。

它们走得很“慢”,穿过几十亿年的撞击、风化、火山喷发与微陨石翻耕,才终于抵达仪器的天线。雷达发出的是电磁波,接收回来的却像是时间本身。

月球表面寂静无声。没有流水,没有草木,没有人间四季。可在这片寂静之下,月壤并非死物。它曾被撞击翻动,被熔岩覆盖,被太阳风浸润,被宇宙射线改写。每一层介电常数的变化,每一次能量衰减的异常,每一道看似微弱的反射界面,都可能藏着月球演化史中不肯轻易开口的一句话。

我后来逐渐明白,所谓测月雷达,并不只是给月球“拍一张地下照片”。它真正要做的,是把回声翻译成物性,把纹理翻译成过程,把浅表层的沉默翻译成月球自身的历史。

二、曾经撞击皆成土,除却雷达不见深

嫦娥三号、嫦娥四号、嫦娥五号、嫦娥六号,这些名字原本属于国家工程的时间表;但对我而言,它们也像是一条逐渐延伸的学术河流。

嫦娥三号告诉我们,月球正面的月壤并不是简单均一的尘土。那些层理、岩块与局部异常,记录着撞击坑溅射物、玄武岩基底和浅表层再改造的复杂关系。嫦娥四号抵达月球背面之后,雷达回波又呈现出另一种性格:更复杂的撞击背景,更明显的非均质性,也更深地牵引着我们去理解月球正面与背面在浅表层尺度上的差异。

到了嫦娥五号,问题开始从“看见结构”走向“反演物性”。月壤不再只是图像中的层,而是具有介电常数、损耗角正切、衰减特征和频率响应的真实介质。那些参数看似枯燥,却比形态更加接近本质。因为形态告诉我们“那里有什么”,而物性进一步追问“它为什么会这样”。

再到嫦娥六号,月球背面的雷达观测使这条线索更加完整。正面与背面,玄武岩与高地物质,撞击改造与火山填充,浅层致密化与深部结构保存,逐渐在同一个物理框架下相互照亮。

我越来越相信,月球浅表层不是一层被动覆盖在天体表面的尘埃,而是一个保存着太阳系早期撞击、火山活动、空间风化和资源赋存信息的天然档案馆。雷达,就是翻阅这部档案的手。

三、月有寒冰藏永夜,火有微水隐沙尘

如果说月球雷达让我们学会倾听沉默,那么火星雷达则让我们学会面对不确定。

火星比月球更复杂。它曾有流水,有湖泊,有洪积扇,有冰川,有盐类沉积,也可能在近地表深处保留着与水有关的微弱痕迹。可是雷达从来不会轻易给出唯一答案。强反射不一定就是水冰,高损耗不一定就是盐水,层状结构也不一定对应单一沉积过程。火星的地下世界,常常以多解性的形式出现。

正因为如此,雷达解释不能只停留在回波形态。我们需要把衰减、频散、温度、地质背景和轨道遥感资料放在一起,像拼合一件破碎的陶器那样,尽量还原浅表层介质的真实面貌。

天问一号祝融号巡视器雷达给了我们一次难得的机会。它不是从轨道上遥望火星,而是在火星表面缓慢前行,用就位雷达一点一点探入脚下的沉积体。每一条剖面都带着巡视路线的体温,也带着火星近地表环境变化的痕迹。

我们真正关心的,并不只是火星地下有没有某一个孤立的异常体,而是更大的问题:在今天这个寒冷、干燥、低压的火星上,浅表层是否仍然保存着水相关过程的物理证据?冰、盐、尘、孔隙、温度和介电损耗之间,是否仍有可以被雷达捕捉的联系?

这不是一句“发现水”的新闻标题可以概括的事情。它更像是在火星沙尘之下,寻找水曾经停留、迁移、冻结或消失时留下的微弱余音。

四、地有空洞可栖身,星有幽壤待人归

当我们讨论月球基地、火星栖居和未来深空探索时,地下空间不再只是行星科学家的兴趣,而可能成为人类走向行星表面的现实依托。

月球上的熔岩管、浅表层空洞、撞击形成的天然遮蔽空间,或许能够抵御辐射、温差和微陨石;火星上的洞穴、塌陷坑、古老水成或火山相关地下空间,也可能保存着比地表更稳定的环境。它们既是科学目标,也是工程目标;既关乎行星演化,也关乎未来人类能否在那里长期驻留。

可是,地下空洞不能只靠想象确认。雷达必须给出物理判据:几何位置是否合理,顶板与底板回波的极性是否偏转,能量衰减是否符合低损耗空腔特征,频率响应是否能够排除岩块、层理或粗糙界面造成的假象。

这便是我后来逐渐形成的一个核心认识:行星雷达的未来,不应只是“看见地下”,而应是“可信地解释地下”。我们要从回波识别走向物性反演,从经验判读走向物理约束,从单一图像走向任务数据、实验标定和地球类比的闭环。

喀什的干旱沟谷、慕士塔格的冰川、低温真空介电实验室、月球样品、嫦娥与天问任务数据,看似分散,其实都在回答同一个问题:

雷达如何把一个未知行星浅表层,变成可以理解、可以验证、可以利用的物理世界?

五、回声归来,仍问前程

有时候我会想,科学研究与古人写旧轩、旧树、旧人,并非全然无关。

归有光写“庭有枇杷树”,写的是树,也是时间;写的是亡妻,也是不可追回的生活。我们看月壤深处的雷达回波,看的也不只是地下结构,而是天体漫长演化中那些被尘埃覆盖、被撞击掩埋、被岁月压低了声音的往事。

不同的是,古人以笔墨记忆人间,我们以雷达追问星辰。

从嫦娥到天问,从月球浅表层到火星近地表,从水冰到空洞,从介电参数到宜居性,我越来越确信:雷达并不只是深空探测中的一件仪器,它是一种进入行星内部记忆的方式。

电磁波发出之时,不过毫秒;回声归来之际,却携带着亿万年的消息。

而我们愿意做的,正是把这些消息一点一点译出来:译成物理参数,译成地质过程,译成关于水、冰、空洞、资源与宜居空间的科学判断,也译成中国深空探测在月球与火星表面留下的一行清晰足迹。

若多年以后,有人再回望这一代人的探月与探火,也许会看到,曾有一束微弱的雷达波,穿过月壤与沙尘,抵达不可见之处;又有一些人,守着这些回声,试图从沉默中听见行星的来路与归途。

 作者介绍:丁春雨,深圳大学高等研究院长聘副教授、PI研究员、博士生导师,广东省杰出青年基金获得者,天都—深圳大学深空探测联合实验室“行星浅表层与宜居性”课题组组长。长期从事月球与行星雷达遥感探测、浅表层结构演化及宜居性研究,是嫦娥四号、天问一号、天问二号任务科学团队成员。

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