遥感教程第19-5页¶
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We continue with the results from a new class of moonprobes - the landers. The Soviets were the first to set down intact and transmit TV pictures of the immediate site area. The U.S. followed with its Surveyor program: Of 7 attempts to land, five succeeded. Instruments on board determined the properties of the surface materials including a partial chemical analysis. The second part of this page describes how the Moon is mapped using basic geological techniques. The objective was to establish distinctly different deposits that could be treated as stratigraphic units. The law of superposition ("the younger material lies atop older") worked well. But a new principle was also applied: Relative ages could be estimated well with counts of crater frequencies: older units had more craters per unit area.
无人登月舱
尽管这些轨道照片在当时很特别，但美国宇航局的科学家们有更多的东西可以从特写镜头中了解到这个表面。在阿波罗之前，将观测和取样系统降落在月球表面是一项高优先级的任务。前苏联在1966年初用他们的luna 9首次实现了这一目标，这一点在大洋洲的冰原上的马拉瓦斯满布岩石的表面上有记载。
1966年5月，美国紧随其后，当时测量员1号降落在西大洋洲的冰原上。如下图所示，仪表模块位于四个足架腿上。测量员的电视摄像机提供了现场和附近设施的面板。
伸缩式铲子可以挖掘表土（表土）以获取样本进行分析。它还回答了一个重要问题：土壤是否足够坚固，足以支撑未来的重型登陆车？这一点通过以下图片得到了视觉确认：
勘测员1获得了一些单独较大岩石的特写视图，如下图所示。这块岩石呈现出斑驳的暗斑和浅斑，根据阿波罗返回的样本，这表明它是一个包含高地和大理石碎片的月球角砾岩。
又有四名测量员（七人中）成功着陆。没有一个像人们担心的那样沉入了脆弱的表面材料中。测量员3和7有一个可伸缩的受电弓臂，用作土壤力学表面取样器。测量员5、6和7用磁铁收集金属颗粒。下面的图像马赛克显示了勘测员7现场的全景：
他们还携带α粒子后向散射仪器来检测某些元素（铁、钛、钠、铝和镁）的输出。长石作为高地主要成分的第一个确凿证据来自勘测员7对其附近的分析。以下是第谷附近地区7号测量员采样的化学数据图表：
|勘测员7 sα粒子后向散射仪器检测到的8种元素的原子百分比图。给出了一些在地球上测得的岩石类型的等效平均值，以供比较。γ
` <>`__19-13: Comparison of the VII results with these common igneous rock types show that none of the latter really fit (come close to) that of the Surveyor's analysis of highlands materials. How might this be explained? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-13>`__
` <>`__19-14: Summarize the principal results (most important conclusions) of the Ranger, Orbiter, and Surveyor programs. `ANSWER <Sect19_answers.html#19-14>`__
绘制月球表面单位图；月球地层学
在太空计划的早期，当登月是首要目标时，科学家们迫切需要有关月球表面详细形态和其他条件的信息。他们计划并执行了一系列的任务，从而获得了整个月球正面的高质量地质图。美国地质调查局（位于亚利桑那州弗拉格斯塔夫市和其他地方）的地质学家在月球轨道飞行器出现前几天就已经开始了这项测绘工作，他们通过望远镜直接观测；这项艰巨的工作包括在寒冷的天文台上用目镜观察数小时，并绘制每个项目的草图。在前进的视野中。
这些地图是太阳系其他成员的第一张，上面有任何细节。用于构建它们的原则是航空照片应用程序的派生（除了当时的实地检查 [实际地面情况] 不是验证地图准确性的选项）。他们首先根据反照率或相对反射来定义单位，主要是通过它们的色调变化，如通过望远镜观察到的或通过望远镜拍摄的照片。地层学中的两个基本概念是主要指南：1）横切定律（切入地形的特征或结构比构成该地形的材料年轻）；2）叠加定律（沉积或挤压在地形顶部的材料比构成该地形的材料晚）。在下面，每一个覆盖层逐渐比下面的层年轻）。最常见的例外情况是：结构变形将较旧的单元置于较年轻单元之上的逆冲断层处，或褶皱位于其侧面的位置，在月球上似乎不会发生，因为月球缺少产生这些效应所需的压缩条件。
然而，科学家们开发了一个新的概念，利用陨石坑的频率和形态，特别是对月球作为一个主要的工具来确定相对年龄。地球上陨石坑的稀少程度妨碍了它在我们的星球上的应用，但陨石坑“年代测定”在月球以外的任务所拍摄的行星体上效果很好。火山口频率（或密度，即任意计数区域内所有可辨别大小的火山口数量）的基本概念。 [typically 106 km2] ）是直截了当的。简单的想法是：随着时间的推移，撞击会在该区域内产生更多的陨石坑，直到它们占据所有的空间，即表面饱和。因此，较老的表面有更多的弹坑，因此所有大小的弹坑的频率都较高。更大的陨石坑数量随着尺寸的减小而减少，并且逐渐变小的陨石坑数量也越来越多。这一关系在月球8个区域的陨石坑频率图中很明显，其相对年龄由每个图的位置表示。
|月球上每单位面积（频率）的陨石坑数量与8个区域直径的关系图；高地的陨石坑数量最多。|
纯高地表面（曲线U）被认为是最古老的，而与阿里斯塔楚斯（A）和第谷（T）内部相关的则是最年轻的。这意味着对于任何给定的弹坑尺寸（比如250米 [812英尺] 直径），在高地（大约10个）每单位面积有更多的陨石坑（外推到纵坐标或左垂直轴上）-1 ）比在玛丽亚（M）和，反过来，更多的弹坑比在泰科T内部（约10-3 ）大部分的绘图几乎彼此平行，表明在所有尺寸范围内，陨石坑的相对比例相同。科学家们证实了这些相对表面年龄，在图的左侧被概括为逐渐减小的年龄，这是通过辐射年龄测定从地球上收集的阿波罗月球样本，这些样本的年龄是通过这个陨石坑频率计数法更早地估计出来的。
` <>`__19-15: Why does the highlands or uplands (U) plot stop abruptly at a crater diameter of about 500 meters? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-15>`__
下一个图是对这项技术的改进，它依赖于对陨石坑形状和降解程度的修改。纵坐标上的相对年龄向上减小，即最年轻的陨石坑位于顶部。一个新的火山口的特征应该是边缘清晰，内部保存完好。
|作为尺寸函数的环形山逐步退化的波恩图和外场图。这往往与正在研究的月球区域的地层年龄有关。|
梯田，一个明显的外部喷射物覆盖层，并且，如果大的话，二次射线的持久性。降解程度取决于自形成以来的时间长度和大小。考虑类别S泰然自若 . 如果这样一个陨石坑直径为50米（164英尺），它将属于哥白尼分类（见下面的地层分类），下降到大约3.8（相对年龄单位； not 以十亿年为单位）。如果它是500米（1640英尺）宽，它将属于Erastothenian年龄组。
` <>`__19-16: Looking at the inclined dashed lines, what is happening as you go from lower left to upper right? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-16>`__
月球地质测绘的典型例子是哥白尼陨石坑周围的区域。看看这个基于地球的哥白尼及其周围环境的远摄图像：
` <>`__19-17: How many distinct (different) mappable units can you pick out in this photograph? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-17>`__
最明显的特征是陨石坑壁塌陷，中心山峰，喷出物覆盖层和射线延伸到外面。这个陨石坑被认为是月球撞击结构的“类型区域”。阿波罗11号宇航员拍摄了哥白尼的内部和边缘，这是他们感兴趣的主要目标。
现在，检查由美国地质调查局的天文地质学家制作的彩色地图，主要是通过长时间的望远镜观测：
|美国地质调查局Flagstaff天体地质科的天体地质学家尤金·肖梅克和迈克尔·卡尔绘制的哥白尼和周围月球表面的彩色编码地图。AZ
最古老的单位在 布鲁斯 和 紫色 这是一个类似高地的地形，由小行星撞击月球表面后抛向月球表面的喷射块组成，小行星形成了北方的休眠盆地。马拉瓦斯（ lavender-pink ）填充大洋洲的边缘，很大程度上“淹没”了这些单位，被称为弗拉毛罗组。小的 red-orange 小块是熔岩圆顶。火山口切割了这些熔岩平原，包括Erastothenes（哥白尼东北部的一个大火山口，有清晰的蜂窝状喷出物覆盖层），形成于 绿色 但是哥白尼右边的一个火山口Stadius更古老，大部分被熔岩覆盖，所以只剩下一个模糊的轮廓。喷出物（ 黄色的 ）围绕哥白尼和更年轻的中心填充（ 橙色 ）是玄武岩熔岩。小的 red 这些单元是可能起源于火山的暗晕陨石坑。这些关系中的许多很难在照片中看到，但地质学家通过望远镜可以看到。
以这种方式对月球表面进行的一般测绘，通过对返回的月球岩石进行放射性年龄测定，重新实施了月球单位分类系统，该系统遵循地球上使用的传统地层学方法。因此，科学家将时段名称分配给时间间隔，并相对地对这些时间间隔内的所有事件进行排序。对于不同的单位，他们给出了队形名称。在类地行星（Murray、Malin和Greeley，1981年）中描绘的地层柱总结了这些类别。在我们的版本中，我们用它们在系统（时间和地层）术语中的等价物替换时期名称。哥白尼体系/时期始于大约11亿年前，基于哥白尼喷发物的辐射定年。
` <>`__19-18: Why are there specific dates associated with some intervals in this stratigraphic column and not with others for which particular events are defined? `ANSWER <Sect19_answers.html#19-18>`__
Pohn和Offield绘制了一条一般曲线，将他们对火山口改造程度（新鲜度与退化度）的解释与上图中确定的地层时间单位联系起来。他们用辐射日期来校正曲线的位置，以确定所涉及的时间间隔。
月球的历史分为四个主要阶段：1）形成、一般融化和由较轻的地壳分化而形成的发展；2）地壳的强烈轰击，产生了大部分较大的盆地和许多仍在高地生存的火山口；3）玄武岩熔岩的广泛挤压（约38至40亿年）。以前），填海盆地，一些较大的火山口和低洼地区，在高地上或高地内筑堤；和4）减少但仍然常见的附加影响（如哥白尼），对固化的玛丽亚和高地，继续到今天（第谷可能不到10亿年的历史）。第2和第3阶段由艺术家在下图中进行了可视化处理：
弹坑事件：左侧=母马前月球表面；右侧=玛丽亚就位后但在随后的弹坑阶段之前的月球。|
特别令人感兴趣的是imbrium盆地（左上）的多环（连续边缘），类似于东方盆地（未显示）；这些环可能部分被后来的岩浆熔岩淹没。
月球近侧和远侧的地质情况可概括为月球表面的单位类型（环形山；喷出物覆盖；岩浆填充）。此图显示结果：
在这一页上，我们用美国公布的月球正面或近侧面地质调查图来结束。下面是带有命名单位和时间段的图例。要了解你的方位，左上角的黄色区域是哥白尼；底部的黄色区域是第谷。