应用模拟退火算法估算月核大小及其密度组成

摘要

提出结合高阶月球重力场模型GL990D的2阶位系数和月球天平动参数,以及月球的平均密度和平均惯性矩因子,来解决月核大小及其密度组成的问题.基于不同分层结构模型,推导了不同分层结构情况下的平均密度和平均惯性矩因子,并以它们理论值和观测值的残差平方和作为目标函数,应用模拟退火算法对多参数进行估算.考虑三层模型的月球内部结构模型,估算的月核大小约为470 km,月核密度约为5486 kg/m^(3),反演的月核大小及其密度组成与其他研究相近,验证了本文算法的可靠性.考虑月核分成外核和内核的情况,反演的外核大小约为385 km,内核大小约为350 km,对应的外核密度约为4618 kg/m³,内核密度约为7879 kg/m^(3).表明月球至35.6亿年前发电机效应约束时,形成了以硫化亚铁为主的外核,月核内部则形成了纯铁为主包含部分镍铁合金的内核.