入月球「永久黑暗」隕石坑中的物質，可能會被凍結數十億年！

2020-10-18 博科園

2020年下一波飛往火星的機器人，可能會讓科學家們對這顆紅色行星有一個前所未有的了解。但在離我們地球更近的地方，也就是地球的衛星月球上，仍然有許多謎團有待解開。在舊金山舉行的美國地球物理聯合會（AGU）秋季會議上，行星科學家展示了對困在月球「永久黑暗」隕石坑中化學物質的新見解，以及它們在那裡收集所需的條件。研究人員，這項研究可以幫助科學家了解這些化學物質是否可能成為未來登月任務的潛在資源。

當地球繞太陽運行時，地球繞著它的軸線傾斜，這意味著在任何給定的時刻，地球的一極比另一極離太陽更近（這就解釋了為什麼美國人去海灘，而澳大利亞人去睡覺）。但是月球不會像這樣傾斜，取而代之的是，月球兩極附近的隕石坑永遠不會接收到任何陽光。這些隕石坑被永久地吞沒在寒冷的黑暗中，被恰當地稱為冷阱。月球隕石坑是幾十億年來撞擊彗星留下的傷疤，這些彗星是由水蒸氣、二氧化碳和甲烷等化合物組成。

如果沒有類似地球的大氣層保護，這些化學物質中的大多數會在陽光下分解並逃逸到太空中。但是，如果這些化學物質（因其低沸點而被稱為揮發物）最終進入月球的冷阱，它們可能會被凍結數十億年。約翰霍普金斯大學的行星科學家戴娜·赫爾利(Dana Hurley)介紹了這項研究工作：了解揮發物和這些冷阱的清單，對於成為一種潛在的資源真的很有好處。如果人類曾經在月球上定居，他們可以用水消費，用甲烷作為燃料。

在一項新的研究中，海莉和同事研究了月球冷阱中揮發物收集的必要條件。識別冷阱中的揮發物很有挑戰性，因為它們籠罩在黑暗中。十多年來，美國國家航空航天局(NASA)的月球勘測軌道器(LRO)，一直在測量來自太空中恆星和氫氣的微弱紫外光，並將其反射到月球的冷阱上。2019年科學家們研究了名為福斯蒂尼(Faustini)隕石坑的反射數據。發現反射的突然變化對應於冰，但研究人員認為這可能表明有二氧化碳存在。

為了了解未知揮發物是二氧化碳的可能性，海利決定首先探索需要多少二氧化碳才能最終進入冷阱。在月球某個地方釋放出的每一個二氧化碳分子，有多大比例通過了宮廷捕捉器並粘在了那裡？利用美國宇航局月球勘測軌道器關於冷阱大小和溫度的數據，科學家進行了一項名為蒙特卡洛模擬的概率分析，以確定有多少二氧化碳會進入冷阱。通過釋放粒子，然後跟蹤它們的軌跡，同時還考慮到分子在到達冷阱之前被陽光分解的可能性。

模型預測，在月球釋放的所有二氧化碳中，任何地方都會有15%到20%最終落入冷阱。這比之前的預測要高，考慮到冷阱的表面積相對較小，這是一個相當令人驚訝的結果。僅僅是知道寒冷地區的面積有多小，就能在那裡得到這麼多二氧化碳，這真的很有趣。接下來，研究人員計劃對甲烷和一氧化碳進行類似的分析，更多關於揮發物的信息可以指導科學家研究冷阱，並有助於更好地理解我們地球的天伴。

博科園｜研究/來自：美國地球物理聯合會/Zain Humayan

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