月亮上的水比我們想像中多

2020-10-29 光明科普

新研究顯示，月球土壤，特別是極地的土壤，可容納大量的水。（圖片來源：ESA/NASA）

月亮上真有很多的水嗎？人們猜測，在月球兩極附近，存在永久處於陰影狀態下的隕石坑，深冷的坑中，水分以冰的形式分泌出來。

關於這一說法，本周發表於《自然—天文學》的兩項研究給出了證據：月球極地真的存在陰暗的大坑，面積近4萬平方公裡。而且，研究者在非月球表面的地方發現了水的痕跡。

對2024年計劃將太空人送上月球的美國宇航局（NASA）而言，這是個可喜的消息，因為水的存在，讓月球更可能成為人類探索火星的前哨基地。

月球水發揮的作用不僅限於可供飲用，水可以分解為氫和氧，產生火箭燃料，為人類呼吸供能。從地球向月球運送水造價高昂，而一旦解決月球表面的水供應，這些問題也將迎刃而解。

2008年前後，人類在月球探索到水的痕跡。為了進一步探明月球中的水分儲量，美國科羅拉多大學波爾德分校的行星科學家保羅·海恩（Paul Hayne）和同事做了一系列估算，確定了溫度保持在零下163℃的永久陰影極地面積——約有4萬平方公裡——這些區域中的任何水都可能來自隕石、彗星和其他曾撞擊月球的物體。

大多數水會蒸發，但還有些水會通過稀疏的大氣層直達月球上的那些陰暗角落，並像霜一樣沉積在冰冷的巖石和土壤上。海恩等人還對高解析度月球圖像做了分析，從隕石坑到隕石溝，從而得出更精確的陰影區域面積。在《自然—天文學》上，他們指出這些區域有60%都位於月球的南半球。

另一項研究則為月球上存在水提供了更確切的證據。在此之前，科學家通過分析光譜特徵確定月亮在太陽照射處可能存在水，但該波長的紅外輻射也可能被水之外的物質吸收。本周發布的新研究上，NASA戈達德太空飛行中心的登月科學家凱西·洪尼伯（Casey Honniball）等人採用了一種僅由水產生的光譜特徵。

洪尼伯等人使用了NASA用於紅外天文學的平流層望遠鏡，該設備是改裝後的波音747飛機，搭載了紅外儀器，航行距離約為1萬4千米，可尋找水分子發射波長的紅外光。

研究者發現，月球表面的窄帶上，每公斤月球土壤可能含有100-400毫克的水。幾乎所有的水都被鎖定在月球土壤顆粒間的陰影區域，或困在小型隕石撞擊月球表面產生的物質裡。

NASA表示，這些發現對月球探索來說是好事，這不僅能讓NASA決定將太空人送往何處，還可以減輕有效載荷，攜帶更多科學設備到太空中。（袁柳）

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41550-020-1198-9

https://doi.org/10.1038/s41550-020-01222-x

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