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科学家发现月球表面存在水冰的第一直接证据

[日期:2018-08-22]    来源:  作者:

  新浪科技讯 北京时间821日消息,据国外媒体报道,科学家经过多年探索,现在终于在月球极地附近陨坑底部发现存在水冰的第一直接证据。

 

  夏威夷大学行星科学家李帅(音译)说:“长期以来人们认为科学家已在月球表面发现水资源,但很少有人真正意识到我们没有任何确凿的证据。”目前,这项最新研究报告发表在821日出版的《美国国家科学院院刊》上,该发现将有助于人类将月球作为太空宜居基地,展开太空探索任务。

 

  早在20世纪60年代,科学家们曾提出水冰可能存在于月球、水星和谷神星的永久阴影区域。在过去十年里,美国宇航局“月球勘测轨道器(LRO)”和印度“月船一号”在月球两极发现了富含氢的区域。

 

  氢是水的基本成分,因此氢的证据被解释为月球两极附近存在水资源。但是李帅博士表示,这些数据可能具有一定的误导性。他说:“它可能是氢,也可能是氢氧基(hydroxl),也可能是水,也可能是其它氢元素。这些数据太过简单,无法区分它们之间的差别。”氢气也是太阳风的一个组成成分,太阳风是来自太阳源源不断的高能粒子流,掠过月球表面。

 

  我们如何知道它是水冰?

 

  为了确定这些氢元素的来源,李帅博士和同事分析了“月船一号”月球矿物测绘仪的相关数据,测量了月球表面反射的分子波长。他说:“月球表面的冰是非常独特的,波长较长反射率较低,这与月球表面物质反射率相反。”

 

  澳大利亚麦考瑞大学行星科学家克雷格·奥尼尔(Craig ONeill)表示,最新数据提供了水冰存在的确凿证据。虽然大多数人猜测我们观测到月球表面存在水,或者发现月球有水资源的证据,但最新研究是发现水冰物质存在的确凿证据。

 

  数据表明,在月球北极和南极的少量陨坑底部,都有少量暴露在外的水冰物质。李帅博士说:“我们在月球南极观测到更多水冰的原因是南极比北极更加寒冷。”

 

  在月球最黑暗、最冷的地方,气温将骤降到零下238摄氏度,这是太阳系最冷的温度。但是这种模式与水星和谷神星两极的冰沉积物质差别很大,这两个极地冰沉积物都经历了冰点。李帅博士说:“在水星和谷神星表面,存在大片连续冰层区域,但在月球表面冰层仅像盐和胡椒这样的斑点。”

 

  为什么冰层覆盖这样不完整?

 

  大约45亿年前,月球形成于地球与另一颗较大天体碰撞过程中。奥尼尔博士称,不同于水星或者谷神星,月球轨道在过去20-30亿年里才稳定下来。这意味着我们观测到的水冰物质不是40亿年前月球诞生之初形成的,而是在月球诞生后早期阶段出现的。

 

  它可能是由彗星撞击月球产生的,而且水冰物质只有在那些南极陨坑中才能存在,它们一直处于陨坑底部永久阴影区域。

 

  大约20-30亿年前彗星对月球的撞击次数开始显著减少,但是星球表面持续陨石碰撞将会导致陨坑阴影区域的水蒸汽进入空中。李帅和同事提出了一种解释观点,叫做“碰撞园艺过程(impact gardening)”,可能解释为什么水冰物质会零星分布在月球表面。他说:“蒸汽羽流要么消失在太空中,要么返回月球表面凝结。”

 

  这对太空探索意味着什么?

 

  奥尼尔博士说:“月球曾被认为是干燥、不宜生存的星球,一旦确定月球表面存在水冰,将有利于未来太空探索计划。从工程角度和实际角度来讲,目前我们发现月球表面存在水冰资源,这对我们意味着什么呢?”

 

  如果月球表面确实有水,那么未来太空飞船就不必携带大量水,从而大幅降低了发射成本。这使得月球在人类殖民生活方面更加可行,或者未来可将月球作为完成太阳系勘测其他星球的任务基地。

 

  李帅表示,这些最新研究将为月球极地区域寻找水冰提供清晰的地图。就目前而言,对于这些黑暗寒冷区域,我们对其了解甚少,仍需更多的研究分析。我们在阿波罗时代之前就开始研究月球了……但是很少勘测月球两极区域。我认为未来有必要部署一个专门针对月球极地区域的勘测任务,去观测那些极地陨坑永远阴影区域,看看那里有什么,发生什么变化。

 

  未来不久唯一接近月球极地的太空任务是“韩国探路者轨道器(Korean Pathfinder Orbiter)”,它将于2020年发射,它将装配美国宇航局制造的ShadowCam相机。

 

  据悉,ShadowCam的设计目的是观察月球两极附近永久阴影陨坑内部状况,但是该相机设备不能在波长范围内探测水冰物质。(叶倾城)

 

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