美国宇航局发布月球观测新成果：水资源遍布月球

NASA公布月球观测新成果：水资源遍布月球月球表面，包括暴露在阳光直射下的区域

（来源：NASA）

NASA今天发布了一条关于月球的激动人心的消息，我们非常乐意向公众报告这些内容。正如大多数人所想的那样，NASA对月球表面的水资源有了新的发现。除了月球上固态水年龄的有力证据外，这项新研究还发现，丰富的水资源散布在月球表面，无论是在暴露在阳光直射的区域还是在永久掩埋在阴影中的斑块中。

在期刊《自然天文学》上发表的两篇论文重新定义了月球，并阐明了它储存宝贵的自然资源——水的能力。长期以来，科学家们一直认为月球上存在固态水，尤其是在月球两极，但新的研究提供了确凿的证据，这要归功于对月球被阳光照射的表面上水分子的观察。这项新研究的观察覆盖了许多被称为冷阱的小阴影区域，固体水也可以隐藏在这些区域。

从简单的科学角度来说，证明月球表面存在固态水是非常重要的。同时，也深刻影响着未来月面探测任务应该如何开展。从月球南极收集和回收固体水是NASA即将到来的阿尔忒弥斯任务中最重要的一步，现在这个目标比以往任何时候都更有可能实现。此外，月球上丰富的水资源意味着未来的探险者或殖民者可以在当地获得水源，这对他们来说是个好消息。

几天前，美国宇航局在月球南极探测到一个亮点。NASA从印度Chandrayaan-1航天器获得的雷达数据显示了同样的结果，证实月球表面有数十个充满固体水的小陨石坑。2016年。残留的固体水痕迹被认为是月轴倾斜的证据。

然而，尽管如此，月球上水分子的实际证据仅限于3微米的光谱特征。这是一个问题，因为在这个波长下，科学家无法区分水和与矿物质结合的羟基（含氧和氢的化合物）。

为了排除干扰，科学家们决定采用新的月面观测方法。他们利用平流层红外天文台（SOFIA）再次测量了月球表面——这是一架经过改装的高空波音747大型喷气式飞机，配备了9英尺的望远镜。在它的帮助下，研究人员能够在6微米处检测到水的光谱信号，而不受其他羟基的干扰。科学家们在高纬度地区发现了这种信号，其水平在百万分之100到400之间。根据NASA的新闻稿，这相当于在月球表面1平方米的土壤中分散12盎司的水。

令人惊讶的是，在阳光直射的地方竟然存在固态水。根据夏威夷大学马诺阿分校行星科学家KathyHoneyboll与人合着的期刊《自然天文学》上的一篇新论文，水可能被包裹在散落在月球表面的玻璃碎片中，或者被困在阻挡太阳的陷阱中.光出现在尘埃颗粒之间。

得克萨斯州达拉斯市行星科学研究所研究员马修·西格勒在一封电子邮件中表示，这是对月球表面水分子的首次“全面”观测，而此前观测到的3微米特征受到羟基氧化物的干扰。

虽然西格勒没有参与这项研究，但他写道：“太阳风中的质子撞击月球上的任何氧气，比如岩石中的氧气，都可以形成氢氧化物，但这种可能性较小。”所以它可以通过多种方式产生，它可能来自古老的月球火山，它可能来自小行星和彗星等撞击物体。展望未来的工作，西格勒希望利用来自SOFIA或6微米扫描仪的数据绘制月球表面水的完整范围。

事实上，团队的观测仅限于月球南半球阳光充足的克拉维斯陨石坑。未来的观察将旨在确定其他阳光充足的地方是否有类似的水浓度。一旦观测完成，美国宇航局计划制作一张水文图，显示月球上水的相对丰度。

（图解：图为克拉维斯陨石坑。图源：Astro-photo）

》这些水分子仿佛被玻璃包裹着，没有自由散落在月球表面，因此可以广泛分布在极地以外地方，”西格勒解释道。“自由水分子只能在低于110开尔文（-163摄氏度/-261华氏度）的环境中长期存在，只有低温陷阱才能满足这个条件。”

在今天的新闻发布会上，美国宇航局总部人类探索与行动任务部首席探索科学家雅各布布莱德表示，科学家们需要确定这种固态水的稳定性，以及其中流失了多少随着时间的推移退役的空间。美国宇航局华盛顿总部天体物理学部主任保罗赫兹加入了讨论，称这一发现“引发了关于月球表面固体水是如何产生和持续存在的问题。”科学家们想知道宇航员如何接触这种固体水，它如何影响月球尘埃的化学成分，以及它是否会影响钻井平台等设备。

除了有可能被玻璃包裹或被灰尘保护之外，固体水还可能散布在月球的各种阴影中。在《自然天文学》的第二篇论文中，科罗拉多大学博尔德分校的研究人员在PaulHayne的领导下报告说，月球上的阴影区域比我们想象的更常见。这些被称为冷阱的地方永远处于黑暗中，有可能长期保存固体水。

（插图：图为永远隐藏在月球黑暗中的冷阱。图源：NASA），你会发现到处都是阴影，很多小阴影和大量的固体水。”

例如，沙克尔顿陨石坑是一个直径为13英里（21公里）、深达数英里的洼地。陨石坑边缘锋利，有些地方终年处于阴影之中，温度稳定在-300华氏度（-184摄氏度）左右。

（插图：图中为沙克尔顿陨石坑。图片来源：《航空航天杂志》）

Hine和他的同事使用NASA的月球勘测轨道飞行器研究了各种冷阱，其中一些冷阱还不到一分钱那么大。令人难以置信的是，一些冷阱已经数十亿年未见日光。

研究表明，月球两极附近的小型冷阱数量极其庞大，表面积高达15,400平方英里（40,000平方公里）。大约60%的冷阱位于月球南极附近。先前的研究表明，冷阱可以覆盖多达7,000平方英里（18,100平方公里），但新研究显着增加了这一数字。

研究人员在报告中写道：“我们的研究结果表明，固态水在月球两极的分布比之前预测的更广泛，可以在未来的任务中作为一种资源加以利用。”

重要的是，这些阴影区域储存固态水的能力足以作为本文的关键词，但新论文并未提供强有力的证据证明阴影中存在固态水，Sigler说，冷态下的固态水陷阱可能来自彗星、小行星、月球火山或太阳风引起的化学反应，但它们也可能来自玻璃释放的分子（汉尼拔论文中提到的一种可能性）。玻璃由撞击的热量形成，“本质上是一个潜在的水库。”

正如论文所示，月球比我们想象的更善于储存水。这也极大地影响了探月任务计划。或许探月者可以直接在月球上获得水资源（毕竟从地球上运水负担很重）。虽然我们还不知道如何从月球表面收集固体水，但新的研究给了我们一个乐观的前景。西格勒指出，这种固体水可以用来制作饮用水，也可以用来制作火箭燃料。

他解释说：“如果月球水真的分布广泛，无论是潜伏在地表还是玻璃中，‘露天开采’月表水就变得非常可行——我不是提倡在月球上开采水资源，但如果你想在月球上喝马提尼酒或饮用水，或者想给标准液氢、液氧火箭加油，水是很有用的。

他还补充说：“想从地球上取水是一种奢侈，所以在月球上勘探水资源可以让探月任务成本更低，也让太空加油成为可能。””

固体水的新研究对我们来说是个好消息。在阿耳emi弥斯3号任务中，一男一女两名宇航员预计在2024年登陆月球，这意味着他们可能能够完成月球上的工作，月球南极寻找水源的任务，开始寻宝吧！

作者：GeorgeDvorsky

FY：岳建利

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