月球極地有水冰

2021-01-21 天文茶餐廳

在太陽系內，水似乎無處不在（擴展：太陽系水世界）。我們已經知道除地球以外，土衛二、木衛二、穀神星，甚至冥王星，都有極大的可能存在地下液態海洋或冰。那麼我們的好鄰居，月球呢？事實上，關於月球上有無水冰的爭論一直沒有停過，天文學家根據不同的探測器得出過不同的甚至是矛盾的結論。如今，關於月球上有沒有水冰的疑問或許有了定論。8月20日，一組科學家在《美國國家科學院學報》上發表論文，聲稱在月球極區發現了表面冰層的確鑿證據。


藍色表示月球水冰分布區域，左為南極地區，右為北極地區，灰色為月球表面，顏色越深表示溫度越低。（來源：NASA）


由夏威夷大學和布朗大學李帥領銜的一個研究團隊根據「月船」1號傳回的數據進行分析研究，發現在月球南北緯75°~90°範圍內發現了「數千個像素點的水冰特徵吸收線」，這意味著月球的南北兩極不同程度地存在水冰。衛星觀測數據顯示，南極地區含有冰的面積明顯多於北極地區。「月船」1號是印度空間研究組織2008年10月發射的一顆探測器，總質量1.38噸，上面搭載了11臺探月儀器，其中有一臺名為月球礦物學繪圖儀（Moon Mineralogy Mapper），縮寫為M(3)，它的作用是通過光譜尋找月球上存在固態冰的證據。由於它不僅能夠觀測到冰的光學反射，還能直接測量到分子獨特的近紅外吸收光譜，因此它有能力區分液態水、氣態的蒸汽或固態的冰。月球沒有大氣，晝夜溫差巨大，白天溫度高達130℃，夜晚則可低至-180℃。但由於月球的自轉軸傾角非常小，因此在其南北兩極某些特殊地形中，比如撞擊坑的陰影處，確實有可能終日不見陽光，那裡的溫度始終保持在-157℃（-250℉）左右，所以水冰有可能得以保存。


一座小型撞擊坑中的水冰分布（近紅外）（來源： ISRO/NASA/JPL-Caltech/USGS/Brown Univ.）


月亮上也有水，這對地球人來說是件很重要的事情，對未來人類建設月球基地，開展其他各項航天活動極為有利。月球上有很多可為我所用的資源，尤其是氦-3這種理想的可控核聚變原料，對全人類來說至關重要。但是想要開採月球礦產資源，就必須先建設月球基地。另外，月球是離我們最近的自然天體，重力加速度只有地球的1/6，如果從月球上發射太空飛行器，發射成本就會大大減少，有效載荷重量也會顯著提高。所以月球是人類進行行星際探測甚至星際探測非常理想的跳板，但是這同樣需要建設月面發射基地。不管是哪一項偉大的任務，不可能完全由機器完成，少不了人的參與。所以，不難理解，如果月球上有水的話，顯然會少很多麻煩。


開採月球撞擊坑中水冰的科學想像畫（來源：School of Mines/Dreyer, Williams, Sowers）


不過，別高興太早，目前的觀測數據顯示，只有3.5%的冷阱（指無大氣的行星表面溫度低到能夠鎖住揮發物的區域）表現出含水的特徵，光譜模型也顯示大部分地方的冰與其他乾燥的風化層混雜在一起，而它們的厚度不超過數毫米。就目前看來，恐怕這些水冰很難有什麼實用價值。


目前，天文學家還不知道這些水冰來自何方，是在月球形成時留下並經太陽風驅動的化學反應所製造的？還是由彗星或小行星帶來的？與月球過去的地質活動有無關聯？這些問題的答案也將關係到月球的身世，以及地球水的來源。毫無疑問，在今後幾十年裡，人類的目光又將重新聚焦在我們的近鄰身上，重新出發，去挖掘有關地球、月球以及太陽系新的認知。



打  賞  通  道


訂  閱  通  道



Long-press QR code to transfer me a reward

As required by Apple's new policy, the Reward feature has been disabled on Weixin for iOS. You can still reward an Official Account by transferring money via QR code.

相關焦點

  • 冰冷如(月球)冰：保護月球極地免受汙染
    躲避太陽的極地冰塊不僅可以描述月球歷史，還可以提供關於生命起源的天體生物學線索。根據隕石坑的統計數據，極地隕石坑的永久陰影地面一般在34億到39億年之間。NASA的Artemis計劃要求在2024年之前讓第一名女性和下一名男性登上月球。
  • MoonRanger月球車計劃最早於明年發射 將被派往月球極地尋找水冰和洞穴
    將被派往月球極地尋找水冰和洞穴（神秘的地球uux.cn報導）據cnBeta：美國宇航局（NASA）已將一份合同授予卡內基·梅隆大學(CMU)和Astrobotic公司，以完成開發和建造一個自主月球車，作為技術
  • 月球兩極表面存在水冰獲證實
    這些冰沉積物分布不均，而且可能很古老。南極的大部分冰集中於月球隕石坑；而北極的冰則分布得更稀疏、廣泛。　　夏威夷大學和布朗大學的李帥（音譯）領導的科學家小組，使用NASA月球礦物繪圖儀（M3）提供的數據，確定了3個特定的標記，可以確鑿無疑地證明月球表面存在水冰。英國《獨立報》在21日的報導中指出：「這是科學家首次在月球表面的隕石坑內發現冰。」
  • 【延展閱讀】月球表面真有水冰嗎?
    2009年，月球勘測軌道飛行器（Lunar Reconnaissance Orbiter，簡寫LRO）開始繞月飛行，它的首要任務之一就是搞清楚月球極地的那些氫元素的性質。Evidence for surface water ice in the lunar polar regions using reflectance measurements from the Lunar Orbiter Laser Altimeter and temperature measurements from the Diviner Lunar Radiometer Experiment》（使用月球軌道雷射測高儀的反射測量和月球探測輻射計實驗的溫度測量發現月球極地區域存在水冰的證據
  • 研究發現月球兩極有水冰,未來可以移居月球了嗎?
    ▲圖源/NASA━━━━━首次直接證明月球有水冰　　水冰是由水或融水在低溫下固結而成的冰　　近年來，許多探測任務發現月球表面存在水或水冰的跡象，但都缺乏確鑿的證據。據BBC報導，8月21日，由夏威夷大學研究人員領導的一個科學家小組在美國《國家科學院學報》上發表研究報告稱，他們分析了印度「月船1號」探測器攜帶的月球礦物質繪圖儀所得到的數據，發現了固態水——冰的近紅外吸收光譜的特徵，直接證明那是月球上的水冰。
  • 未來將探訪月球兩極!那裡的水冰有多重要?
    研究人員對凍結在月球隕石坑中的水冰很感興趣，但他們也擔心，人類的探測器如此頻繁的造訪可能會汙染水冰。圖1：NASA月球表面鑽探極地探險車(VIPER)的藝術渲染圖，它配有1米長的鑽頭來開採月球表面以下的冰出於各種原因，月球上的水冰對科學家們來說很重要。
  • 月球殖民不是夢!月球水冰開採計劃開始成形啦
    科學家、工程師和採礦技術專家開始繪製藍圖，規劃勘探和開採月球極地水冰所需的硬體和任務。他們為何對月球水冰產生濃厚興趣？原因很簡單：月球水冰可以轉化成氧、液態水和火箭燃料。開採水冰能夠幫助拓荒者在月球上生存並建造繁榮的殖民地，同時也能讓企業家賺得缽盈盆滿。
  • 月球殖民不是夢!月球水冰開採計劃開始成型啦
    博科園-科學科普科學家、工程師和採礦技術專家開始繪製藍圖，規劃勘探和開採月球極地水冰所需的硬體和任務。他們為何對月球水冰產生濃厚興趣？原因很簡單：月球水冰可以轉化成氧、液態水和火箭燃料。專家們表示十年內可開採月球極地隕坑的水冰，例如沙克爾頓隕坑當前最大的不確定性仍舊是月球水冰的形態，開採月球水冰的方式取決於它們的具體形態。梅特澤格說：「我們不知道月球水冰的主要形態究竟是『髒雪』還是混雜在幹表皮土中的碎石大小的純冰塊，又或者以其它形式存在。我們需要派遣月球車進行勘察和鑽探，以最快的速度找到答案。
  • 月球存在水冰獲確切證實,未來人類定居便利啦!
    月球黑暗、寒冷的極地地區，一直被推測含有水冰。
  • 月球兩極或曾發生偏移 月冰遠離極地5.5度
    圖片來源：RICHARD MILLER 　　本報訊水星與火星上僅有的一點冰大部分都位於行星的極地附近，正如人們所預料的那樣，因為這些區域得到的日光照射是最少的。然而在月球上卻不是這樣。 　　月球上大部分的冰——它們埋藏於月表之下——分別存在於距離月球南北兩極各5.5度的兩片區域內。
  • 美科學家首次發現月球兩極存在水冰
    這一發現對於未來人類進行月球探測乃至太空探索都意義非凡。首次直接證明月球有水冰水冰是由水或融水在低溫下固結而成的冰。早在上世紀60年代，科學家們就提出水冰可能存在於月球、水星和穀神星的永久陰影區域。據BBC報導，8月21日，由夏威夷大學研究人員領導的一個科學家小組在美國《國家科學院學報》上發表研究報告稱，他們分析了印度「月船1號」探測器攜帶的月球礦物質繪圖儀所得到的數據，發現了固態水——冰的近紅外吸收光譜的特徵，直接證明那是月球上的水冰。
  • 2024年人類重返月球，月球極地將被人類汙染？
    月球，地球唯一的衛星。由於月球沒有大氣層、磁場的保護，月球表面基本不可能有生命存活，然而在月球，存在「永久性陰影區」，這些區域不會受到太陽的幹擾，陰影往往會持續39億年左右。月球永久陰影區一般在極地地區，月球的水冰基本都在這些區域裡。
  • NASA相關人士:月球水冰開採10年內或成現實
    圖片來源：NASA據美國太空網近日報導，科學家、工程師和採礦技術專家目前已開始繪製藍圖，規劃勘探和開採月球極地水冰所需的硬體和任務。他們之所以對「月亮女神」上冰冷的水冰產生濃厚興趣，原因很簡單：月球水冰可以轉化成氧、液態水和火箭燃料。開採據悉儲量非常豐富的水冰資源能幫助「拓荒者」在月球上生存與繁榮發展，同時也能讓企業家賺得盆滿缽滿。
  • 驚鴻一瞥 浮生若夢——月球水冰探測歷程
    月球存在水冰的設想最早由美國科學家Watson K等在1961年提出：由於月球極區的太陽入射角很小，一些撞擊坑底部可能處於太陽照射不到的永久陰影區，表層和次表層溫度常年維持在40K左右（目標-233°C）。原始月球脫氣作用產生的水、彗星撞擊月錶帶來的水，在如此低溫條件下逃逸進入太空的概率很小，很可能以水冰的形式被長期保存下來，因此推測月球兩極撞擊坑底部可能存在大量水冰。
  • 月球尋水 從「月海」到水冰
    原標題：月球尋水 從「月海」到水冰 一直以來，人們都在致力於尋找月球上水存在的證據。近年來，隨著探測設備和數據分析水平的提高，月球尋水的收穫頗豐。日前，科學家首次直接觀察到月球表面存在水冰的確切證據，這一發現讓人們對於如何更好地利用月球資源以及建立月球基地產生了更多期待。
  • 水星上有水嗎?科學家解開水星水冰形成謎團,且含量比月球還高!
    眾所周知，太陽系有八大行星，其中有幾顆是以「金、木、水、火、土」命名的。或許很多人小時候聽到八大行星的名字時，可能都會問到類似這樣一個問題「水星是不是都是水」「金星是不是金子做的」？其實這些名字和行星的屬性沒有關聯！
  • 印度「月船2號」拍攝到最清晰圖像,月球有超過6000億公斤水冰!
    繪製月球極地隕石坑的地形很重要，因為（據信）未來的月球棲息地就駐紮在它們附近，從它們內部輸送水和其他資源 與之前的任何儀器相比，月船2號軌道器具有更大的穿透深度和更高解析度，正在充分量化月球兩極永久黑暗的隕石坑底部到底有多少水冰被困住
  • NASA分析:水星與月球隱藏著更多的水冰
    這就需要有人類生存必須的一些資源，比如說水和冰。因此在其他星球上尋找水冰長期以來就是天文觀測的重要任務之一。近日美國宇航局（NASA）公布的一項研究指出，地球的衛星月球和距離太陽最近的行星水星，可能含有比以前想像的更多的水冰。潛在的冰沉積物存在於兩個世界兩極附近的隕石坑中。
  • NASA:水星或含有水冰,沒想到你是這樣的水星
    太陽系在此之前，我們發現了很多星球上都有水資源存在的跡象，比如，月球南極可能含有大量的水冰，所以未來探測月球的重點就在月球南極。在火星上，也有發現水存在的跡象。這一點發現，對於我們人類來說，意義還是比較重大的，因為接下來，我們會在月球南極打造月球基地，有水冰就意味著有氧氣和氫能，既能供太空人使用，也能作為太空飛行器的推進劑。
  • 首次在月球表面發現了水冰!
    美國宇航局官員在周一(8月20日)的一份聲明中寫道：由於月球表面有足夠的冰（在最上面幾毫米的範圍內）水可能會成為未來探索甚至停留在月球上的探險資源，而且可能比探測到月球表面下的水更容易進入，科學家們已經知道月球的地下並不乾燥。