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水星表面暗斑的光谱综合对比

11、月球与行星科学 > 专题3：月球遥感和地质过程

水星表面暗斑的光谱综合对比

王一尘1,肖智勇1,2,3. 1行星科学研究所，中国地质大学（武汉）；2太空科学研究所，澳门科技大学；3中国科学院比较行星学卓越研究中心(ycwang@cug.edu.cn; zyxiao@cug.edu.cn)

在可见光–近红外波段，水星表面的反照率远低于月球，且缺乏吸收特征。造成水星表面低反照率的原因是水星地质学研究中的难点。信使号探测发现水星表层的钛含量<~0.8 wt% (Nittler et al., 2011)，铁含量<2 wt%且铁元素的空间分布与不同反照率的地质单元之间没有对应关系(Weider et al., 2014)，所以钛铁矿、陨硫铁、和空间风化形成的纳米-微米相的还原铁都不是造成水星低反照率的主要原因(Murchie et al., 2015)。近些年水星表面被证实有相对较高的碳含量(Peplowski et al., 2015; 2016)并富集于水星表面低反照率物质(Low reflectance material; LRM)中，碳含量多少与LRM中600 nm处吸收深度有相关关系(Klima et al., 2018)，因此碳元素可能是造成水星表面低反照率的主要原因。
暗斑(dark spot)是近期在水星表面发现的一类特殊的、与浅表层挥发分活动有关的暗色地质单元(Xiao et al., 2012, 2013)，具有水星表面最低的反照率，是连接水星表面暗色物质以及浅表层挥发分活动的完美纽带。受早期观测数据的限制，对暗斑的全球分布样式、尺度和形貌信息、反照率光谱特征、地质背景等方面了解片面(Blewett et al., 2013; Xiao et al., 2013)，极大的限制了对其成因机制的认识。研究暗斑的成因机制对进一步了解水星表面低反照率物质的多样性以及浅表层挥发分活动的规律具有重要意义。
了解水星表面暗色物质的相似性和多样性依赖于对比其反照率光谱信息。例如，水星表面主要地质单元在可见光–近红外波段不存在明显吸收特征，但暗斑在500–600 nm 波段存在宽缓的吸收特征。这似乎意味着暗斑物质中具有 500–600 nm 波段吸收特征的成分与LRM具有一定的相似性，即可能与碳元素有关。确定该推断需要大量对比暗斑和典型 LRM新鲜露头，其他水星表面地质单元的光谱特征。