月球上有水嗎?是什麼形態的呢?是死水還是活水呢?

2020-12-05 關注未來世界

月球是地球唯一的天然衛星,也是距離地球最近的天體。探索月球是人類的夢想。

月球找水發展史

1998年,美國Ames研究中心的科學家宣布,探測器發現月球表面以下,存在許多由水凝結成的小冰晶。

十年後,2008年,印度第一部月球探測器「月船1號」(Chandrayaan-1),從月球表面反射的太陽光中,用分光計檢測到水的特徵光譜,提供了有力的證據,證實月球表面存在大量水冰。「月船1號」的迷你合成孔徑雷達(簡稱Mini-SAR),在月球表面發現了40個含有水冰的隕石坑。這些隕石坑的直徑從1千米到15千米不等。根據估算,這些隕石坑內的水冰總量驚人,達到6億噸。

月球上40個隕石坑含水6億噸

2009年,美國國家航空航天局(NASA)的傳感衛星LCROSS,撞擊月球表面的隕石坑。僅僅從撞擊時濺起的羽毛狀物質中,科學家就檢測到了超過100公斤的水。

2018年,美國夏威夷大學等科研機構的科學家,進一步深入分析了「月船1號」探測月球兩極地區時傳回的數據,在月球礦物質繪圖儀(簡稱M3)的記錄中,發現了水在近紅外光譜上的特徵吸收,這是月球上存在水最直接、最確切的證據。

最新發現:水在白天四處遊蕩

近日,NASA的科學家根據月球勘測軌道器(LRO)的「萊曼-阿爾法」測繪儀器(Lyman Alpha Mapping Project,簡稱LAMP),發現水在月球上遷移。

月球上的白天,在太陽光的照射下,溫度升高,可以達到127℃。水從土壤中蒸發出來,散逸在月球表面稀薄的大氣中。這些水無法脫離月球的引力,因而以水汽的形式,隨著月球表面的稀薄大氣遷移。

由於月球上沒有大氣層,所以到了夜晚,也就是太陽照不到的時候,溫度可以降低到-183℃。這時,水會再次在表層的土壤中凝結,就像地球上的霜。月球勘測軌道器拍下了霜凍區的分布,在下圖中用淺藍色表示。

藍色區域:月球夜晚的霜凍區

這是第一次證實了月球上水的遷移,以前,科學家們發現,在某個區域有時能檢測到水,有時又檢測不到,還以為是檢測儀器不準確造成的。

月球水的來源

月球上的水是哪裡來的呢?其實這個問題應該是,月球上的氫元素是哪裡來的。水是由氫元素和氧元素組成的。而月球本身就富含氧元素,它表面氧元素含量估計可以達到45%(質量百分比),這些氧元素主要與金屬元素結合在一起,形成氧化物,例如氧化鐵。

太陽風含有質子,它由氫元素組成。科學家推測,當太陽風颳過月球表面時,質子與月球表面的金屬氧化物發生反應,產生的水逐漸累積下來。

月球水的用途

負責「萊曼-阿爾法」測繪儀器的首席科學家,德克薩斯州聖安東尼奧市西南研究所(Southwest Research Institute in San Antonio, Texas)的研究員庫爾特·雷瑟福德(Kurt Retherford)說,發現月球上有水,將促使美國重新評估月球探索的技術難度。因為,月球上顯然存在足夠的水,執行探月任務的太空人可以就地取材,用水來合成燃料、屏蔽宇宙輻射,或者製造保溫層。

月球基地藝術想像圖

結語

中國探月工程加油!

這項研究發表在學術期刊《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)。

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