藏文科普 | 月球上的陨石冷为何成为“冷井”？

撰文 | 张唯诚

本文来自《知识就是力量》杂志

最近几年是人类探月的丰收年。因为在这几年里,来自多方的研究和探索都证实了月球是一个有水的星球，这是科学家们殷切期待的结果，也是现代天文学的一项重大成果。几十年来，科学家们一直期盼在月球上找到水，“找水”成了人类探月的挥之不去的"情结”。

“冰茶理论”

“现在的月亮已不同于我们父辈时期的月亮了，它不再是死寂和和无变化的，而是一个非常活跃和有趣的世界。”美国加利福尼亚大学的天文学家格雷格·德洛瑞(GregDelory)这样说。对于德洛瑞这样的天文学家来说，月亮的确很不一样了，因为在他们的眼里，月亮已成为了一个潮湿的世界。

月球正面（左图）比背面（右图）有更多暗色月海

（供图/侯军）

然而在伽利略把望远镜指向月亮以前，月亮在人们的眼里是更加“活跃和有趣”的，人们把月亮上的暗区称为“maria", 在拉丁语中，“maria”就是海洋的意思，所以在17世纪以前的人看来，月亮是一个充满了液态水的地方。这个梦幻似的观点是被望远镜给无情毁灭的，人们在望远镜中看到了点缀在“maria”中的陨石坑，这才知道月亮上的“海洋”其实并不存在，不过我们今天依然把月亮上的大片暗区称为“月海”。

从那时开始，月亮很干燥的观点一直延续了下来。1969年，“阿波罗11号”的两名宇航员着陆在了一片“月海”中，他们看到的“月海”是一片干燥的由火山熔岩构成的平原，而科学家们在研究了“阿波罗计划”带回的月岩和月壤样本后也宣布说月球是干燥的。依照他们的形容，那些样本“像骨头一样干燥”，然而事实上，骨头比那些样本“潮湿”得多，因为活体生物的骨头是含有不少水分的，其重量大约占总重量的10%。

20世纪70年代，加利福尼亚大学的詹姆斯·阿诺德(James Arnold)建议在月极附近找水，那里是阿波罗计划没有到达的地区，且终年难见阳光。阿诺德指出，月极附近较深的陨石坑里不会有阳光照进去，这样的陨石坑能起到收集水和其他易挥发物质的作用，可称之为“冷井"(cold traps)。

美国田纳西大学的月岩专家拉里·泰勒(Larry Taylor)将“冷井”比喻为一杯夏天的冰茶,他说，“假若你仔细观察夏天的冰茶，你便能看到这杯冰茶如何收集空气中的水分，并凝结成水滴，‘冷井’就起了那样的作用。”

这种“冰茶理论”最终得到实践的机会是1994年，那年的1月25日，美国发射了“克莱门汀”(Clementine)月球探测器。

“克莱门汀”(Clementine)月球探测器 图片来源/网络

2月6日，“克莱门汀"开始绕月飞行，在这个过程中，它对月球拍照，从事勘测活动，其中一项实验是向月球南极附近的一处陨石坑发射无线电波,这些电波发射后被地球上的天线接收，科学家分析了那些电波后发现，反射波似乎来自于含水冰的物质，不过这并不能证实陨石坑里真的有水，因为粗糙的表面也能产生那样的反射波。

又过了4年，另一艘月球探测器“月球勘测者号”(lunar prospector)使用中子光谱仪探测到月球南北极的陨击坑里含有丰富的氢。科学家认为，那些氢来自于陨击上中丰富的水，他们由此估计，月球上可能有1000万~60亿吨水。为了证明月球上水的存在，科学家最后让“月球勘测者号"撞击月球南极，他们估计撞击会在月球表面释放40磅水蒸气，这样一来，光谱仪就能够测出水分的存在了，然而预想的结果并没有在撞击后出现。

进行过类似尝试的还有欧洲空间局的“智慧一号"(SMART-1)，这枚探测器于2006年也企图通过撞月侦测月球上的水冰信号，结果也失败了。科学家认为，这两次失败有三种可能，要么是月球上根本就没有水；要么撞击点不理想，因而没有产生理想的结果；还有一种可能是探测器太小，撞击产生的水蒸气太少，所以不足以让仪器侦测到。

凯布斯陨石坑

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