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月亮上的水比我们想象中多

2020-12-01 14:52:05  来源: 中国科学报

新研究显示,月球土壤,特别是极地的土壤,可容纳大量的水。(图片来源:ESA/NASA)

月亮上真有很多的水吗?人们猜测,在月球两极附近,存在永久处于阴影状态下的陨石坑,深冷的坑中,水分以冰的形式分泌出来。

关于这一说法,本周发表于《自然—天文学》的两项研究给出了证据:月球极地真的存在阴暗的大坑,面积近4万平方公里。而且,研究者在非月球表面的地方发现了水的痕迹。

对2024年计划将宇航员送上月球的美国宇航局(NASA)而言,这是个可喜的消息,因为水的存在,让月球更可能成为人类探索火星的前哨基地。

月球水发挥的作用不仅限于可供饮用,水可以分解为氢和氧,产生火箭燃料,为人类呼吸供能。从地球向月球运送水造价高昂,而一旦解决月球表面的水供应,这些问题也将迎刃而解。

2008年前后,人类在月球探索到水的痕迹。为了进一步探明月球中的水分储量,美国科罗拉多大学波尔德分校的行星科学家保罗·海恩(Paul Hayne)和同事做了一系列估算,确定了温度保持在零下163℃的永久阴影极地面积——约有4万平方公里——这些区域中的任何水都可能来自陨石、彗星和其他曾撞击月球的物体。

大多数水会蒸发,但还有些水会通过稀疏的大气层直达月球上的那些阴暗角落,并像霜一样沉积在冰冷的岩石和土壤上。海恩等人还对高分辨率月球图像做了分析,从陨石坑到陨石沟,从而得出更精确的阴影区域面积。在《自然—天文学》上,他们指出这些区域有60%都位于月球的南半球。

另一项研究则为月球上存在水提供了更确切的证据。在此之前,科学家通过分析光谱特征确定月亮在太阳照射处可能存在水,但该波长的红外辐射也可能被水之外的物质吸收。本周发布的新研究上,NASA戈达德太空飞行中心的登月科学家凯西·洪尼伯(Casey Honniball)等人采用了一种仅由水产生的光谱特征。

洪尼伯等人使用了NASA用于红外天文学的平流层望远镜,该设备是改装后的波音747飞机,搭载了红外仪器,航行距离约为1万4千米,可寻找水分子发射波长的红外光。

研究者发现,月球表面的窄带上,每公斤月球土壤可能含有100-400毫克的水。几乎所有的水都被锁定在月球土壤颗粒间的阴影区域,或困在小型陨石撞击月球表面产生的物质里。

NASA表示,这些发现对月球探索来说是好事,这不仅能让NASA决定将宇航员送往何处,还可以减轻有效载荷,携带更多科学设备到太空中。



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