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一文看懂:月球表面发现有冰的直接证据,人类移居月球还要多久?


月球北極地區冰照片

以上視頻為美國月球勘測軌道器拍攝的月球南極存在氫氣的證據。

綜合外媒8月21日報道, 研究人員對美國和印度的月球飛船獲取的數據進行重新分析, 然后與計算機模擬數據相比較, 得出月球南北兩極的陰影區域里存在冰, 且冰占據月球陰影覆蓋面的3.5%左右。

此次研究是人類首次發現月球表面存在冷凍水分子, 這一重大發現刊登在《美國科學院院報》上。


美國研究人員20日發表在《美國科學院院報》雜志上的論文

長期以來, 科學家一直懷疑月球上存在固態水, 但一直沒有直接證據證明這點。

此次研究人員的最新發現, 無疑是人類探索月球水源征途中的里程碑。

月球陰影區有固態水, 對人類意味著什么?是否暗示著月球有生命?這些冰可以做什么?企鵝號“專業主義”帶你梳理月球表面發現有冰的相關資訊。

科學家是如何在月球表面發現冰的?

有8名來自美國各研究所和各大學的研究人員, 共同署名完成了在《美國科學院院報》上的這篇論文。

論文提到,研究人員通過分析了印度月船1號(Chandrayaan-1)航天器上的月球礦物學測繪儀(M3)數據, 對月球南北兩極的陰影區域數據進行了再次深入研究。


月球偵察軌道器飛行在月球附近探索。


印度首個繞月探測器“月船1號”10月31日發回其所拍攝的首批地球照片

2008年10月22日, 印度月船1號發射升空, 主要任務是對月球表面成分進行成像, 其中包括:永久陰暗區域和富含易揮發性物質區域;對太陽風表面交互反應進行成像;對由于空間侵蝕風化造成的月球表面地磁異常的成像分析;研究空間侵蝕風化現象。

而月船1號攜帶的月球礦物學測繪儀則通過測量反射分子的波長, 來描繪月球地質進化歷程中表面礦物質分布特點。 可惜的是, 月船一號隔年就失聯了, 直到2017年, 美國宇航局才找到它。


月球陰影面圖

“冰在月球表面顯得非常獨特, 隨著波長越來越長, 反射卻越來越低, 這明顯與月球表面材料反射規律相反。 ”參與此次研究的夏威夷大學李帥(Shuai Li, 音譯)博士說道。

麥格理大學(Macquarie University)的行星科學家克雷格·奧尼爾(Craig O'Neill)表示,

這些數據提供了月球表面有冰的確切證據。

有沒有可能不是冰而是別的東西?

早在1994年, 美國宇航局的太空船克萊門汀號就帶回過月球數據, 暗示月球陰影面有冰的可能性, 但當時只檢測到氫等間接證據, 并沒有直接證據證明是冰, 那些間接證據很可能是由于其它現象造成的。

為了確定氫的來源, 過去10年里, 李博士和組員們一直在分析NASA不同月球探測儀所采集的數據, 通過比對發現, 月球最北端和最南端的一些隕石坑表面, 有微小的冰塊和巖石混合在一起。


探測儀繪制的(a)北部和(b)南部極地地區年度最高溫度圖, 圖中綠色和青色是冰的分布

為了搞清這些“冰塊”究竟是OH還是冰還是H2O的其它形式(液體吸附、液態、礦物質包含等),

研究人員特地用了近紅外光譜反射儀(NIR)來區分幾者。 據悉, 三者的波長不同, 很容易區別。 因此, 研究人員排除了是其它物質的可能性。

關于月球上的水還有什么發現?

2018年2月, 美國空間科學研究所(Space Science Institute)發現, 在月球表面, OH與H2O相比, OH的反應性更強。

2017年9月, 專家們繪制了月球第一張水圖, 聲稱固態水存在于月球表面的任何地方。

同月, 專家們發現月球表面所含的水量遠超我們的想象, 這表明, 月球內部可能蘊藏著更多的水, 即月球的地幔可能富含水。

這些水源有何作用?

2018年5月29日, 在阿德萊德舉行的全球太空專家年會上, 歐洲航天局表示, 人類將經濟活動擴大到低地球軌道以外的地方, 月球是“正確的選擇”,

盡管火星仍然是“最終目的地”。


NASA現已取消資源勘探者漫游飛行任務


Elon Musk和SpaceX的“大獵鷹火箭”宇宙飛船在月球基地的插圖。

這也意味著之后登月者不必從地球上攜帶水, 可以直接加工月球的水。 專家表示, 這些冰還可以轉化成氫和氧, 用作火箭燃料和呼吸。

這些冰從哪來?為啥那么斑駁?

夏威夷大學李帥博士表示, 僅憑現在的數據并不能判斷這些冰從哪來, 但他猜測, 這些很可能來自多年前撞擊月球的彗星。 這也就解釋了為何月球表面的冰呈斑點狀, 與其它星體斑塊狀不同。

與其它太空物體的碰撞使得月球表面出現凹凸不平的隕石坑, 會將冰等外來物質帶入月球。


月球南極

也有說法稱這些冰是太陽風導致, 太陽噴發高能量粒子, 和月球表面物質引起化學反應,產生氣體,這些氣體凝結回地表,成為冰。

據悉,月球極地地區的溫度極低(-163.15℃),起到了“冷阱”的作用。

為了能真正了解冰的起源和進一步探討月球是否有生命存在,李帥博士希望能有一輛月球車登陸月球,對月球兩極地區的冰進行實地采樣。

此次發現月球有冰的意義

研究人員表示,此次使用的光譜技術,能夠區分不同種類的水,包括地表水、地下水和被礦物質包裹的水。該技術可能會對探測水星和谷神星(太陽系中最小的、也是唯一位于小行星帶的矮行星)是否有水有巨大幫助。

水星、谷神星和月球彼此不同,但有一個重要的相似點——他們的軸線都略有傾斜,進而導致極地地區有洼地,這些洼地常以隕石坑的形式出現。由于其獨特的形狀,一部分隕石坑位于陰影區,這是科學家探尋水的首選之地。

和月球表面物質引起化學反應,產生氣體,這些氣體凝結回地表,成為冰。

據悉,月球極地地區的溫度極低(-163.15℃),起到了“冷阱”的作用。

為了能真正了解冰的起源和進一步探討月球是否有生命存在,李帥博士希望能有一輛月球車登陸月球,對月球兩極地區的冰進行實地采樣。

此次發現月球有冰的意義

研究人員表示,此次使用的光譜技術,能夠區分不同種類的水,包括地表水、地下水和被礦物質包裹的水。該技術可能會對探測水星和谷神星(太陽系中最小的、也是唯一位于小行星帶的矮行星)是否有水有巨大幫助。

水星、谷神星和月球彼此不同,但有一個重要的相似點——他們的軸線都略有傾斜,進而導致極地地區有洼地,這些洼地常以隕石坑的形式出現。由于其獨特的形狀,一部分隕石坑位于陰影區,這是科學家探尋水的首選之地。

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