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探索宇宙奥秘 · 理性思考
就在今年,嫦娥七号就要动身前往月球南极,去找一件关乎人类未来命运的东西:水。
但月球这么大,南极坑坑洼洼,让着陆器带着宝贵的时间去找,无异于大海捞针。你得有张“藏宝图”。
2026年2月25日,中国科学院国家空间中心张杰、刘洋研究员团队,就在《行星科学期刊》上更新了这张图。他们不仅画出了沙克尔顿坑(Shackleton Crater)的水冰分布,还发现:前人可能低估了这里的“宝藏”储量 。
要想知道冰在哪儿,先得知道哪儿够冷。因为月球没有大气,水冰暴露在阳光下会直接升华,变成气体逃逸。
研究人员这次做了一件很细致的工作:他们考虑了极低温下月壤的特殊热性质,构建了一个高精度的热稳定性模型。然后,他们把目光聚焦在沙克尔顿撞击坑——嫦娥七号的热门备选着陆区。
结果很有意思。沙克尔顿坑内部大部分是永久阴影区,但坑内的温度并不均匀。模拟显示,坑底平坦区域的平均温度,比NASA的Diviner辐射计此前观测到的数据还要低 。这就好比原来我们用红外相机远距离瞄了一眼,觉得挺冷;现在他们拿着高精度温度计走进坑底,发现:哟,比咱想的还要冷。
这个“更冷”的结论很关键。温度越低,水冰保存的时间就越长,甚至能在月球表面“安家落户”。
基于这个更冷的温度数据,团队计算了水冰的升华速率,划定了真正的“冷阱”——也就是水冰能稳定存在亿万年的区域。
结果令人振奋。他们识别出的水冰冷阱面积,比前人划定的要大 。这意味着,如果沙克尔顿坑里真有水,那它的储藏室比我们预想的更宽敞。
更让人惊喜的是,这张“藏宝图”上的好东西不止水冰。研究还发现了氰化氢(HCN)、二氧化硫(SO₂)和氨(NH₃)的冷阱 。这些挥发分在极低温下也会“冻住”。特别是HCN,之前被认为可能只在坑壁上零星存在,但模拟显示,坑底大部分平坦区域也具备保存HCN的条件。
这就有意思了。如果这些物质真的存在,它们不仅能作为资源,还能帮我们追溯月球的演化历史。
把这项研究放在历史中看,你会发现人类对月球水的认知,简直是一部反转再反转的侦探小说。
上世纪六七十年代,阿波罗带回的月壤是干的,科学家一度认定月球是颗“死寂的旱球”。直到1994年,美国的“克莱门汀号”用雷达瞄了一眼月球南极,暗示可能有冰 。但这信号后来被质疑,争议持续多年。
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真正的转折在2008年。那一年,科学家用离子探针在阿波罗样品中测出了水;2009年,LCROSS任务直接撞击月球南极,在溅射物中确认了水冰的存在 。此后,印度的“月船1号”、中国的嫦娥五号,都在月表发现了羟基或水分子的信号,甚至在撞击玻璃珠里找到了分子水 。
从“月球无水”到“月球有水”,再到“水可能还挺多”,这条路走了三十年。
而中科院这项研究的意义在于:它把“有没有水”的定性,往前推到了“水可能在哪、有多少”的定量阶段。而且精度更高——空间分辨率达到了约50米/像素,比Diviner的240米清晰得多 。这相当于给嫦娥七号提供了一份高德地图,而不是粗糙的全国公路网。
有了这张图,接下来就看嫦娥七号的了。
按计划,嫦娥七号将在今年(2026年)发射,由着陆器、轨道器、巡视器和那个最特别的“飞跃器”组成 。飞跃器能像跳蚤一样,跳进那些阳光永远照不到的深坑,用携带的水分子分析仪直接采样——这是人类首次尝试这样的探测 。
中国探月工程总设计师吴伟仁说得直白:我们就是要去看看那些洞里到底有没有水 。
这项任务的风险很大,因为月球南极地形复杂,光照条件苛刻,温差的跨度能从零下200多摄氏度到零上十几度 。但挑战越大,回报也可能越大。如果嫦娥七号真能在沙克尔顿坑或附近找到水冰,那就不只是“发现了水”,而是为未来的月球基地找到了生命之源和燃料之源。
回到中科院这项研究。它没有直接去月球,却在地球上用模型和数据,为嫦娥七号指了个更精准的路。这让我想起一句老话:磨刀不误砍柴工。
现在,刀已磨好,柴就等着去砍了。
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