月球有水吗(NASA科学家证实月球上有水!)

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月球有水吗(NASA科学家证实月球上有水!)

对于想要摸索月球的人类来说,水是一种非常名贵的资源。它不仅能供宇航员饮用,还能够裂解成氢气和氧气,这两种气体对于火箭燃料制备和人类呼吸有着很大意义。如果月球存在大批可应用的水,我们就不再须要在探月时消费大批的金钱和空间从地球运输水资源。

早在2009年,NASA就应用印度“月船1号”探测器携带的“月球矿物绘图仪”(Moon Mineralogy Mapper,简称M3)对月球陨石坑进行成像。当时,M3意外在克拉维斯环形山检测到了3微米红外波段的信号,符合这一条件的,一种可能性是水,另一种则是羟基。

但是科学家曾检测过阿波罗义务带回来的月岩,它们实在是太干燥了,几乎检测不到水分子的存在,大家也一直都在争辩这种红外光信号到底是否是水发生的。为此,M3小组还曾要求NASA的“深度撞击”号在经过月球时打开光谱仪进行一次检测。“深度撞击”号返回的数据确认了M3团队的成果。他们在综合了更早在1999年“卡西尼”号履行义务时的光谱数据后,确认了月球真的有可能存在水或者羟基。

当时的研讨称,“深度撞击”号发明水/羟基的信号会大约在表面来回连续数天,这解释很有可能是与月球表面岩石联合很松的水造成的,而不仅仅只是联合紧密的羟基获得的成果。这些研讨也在当年登上了《科学》杂志。

月球必定有水

为了消除羟基发生的信号可能,NASA戈达德航天中心的科学家决议再次对光谱数据进行反复检测。这一次,为了更准确地保证红外接收光谱数据是水发生的,他们决议检百思特网测6微米红外波段信号,这一红外波段信号,只有可能是两个氢原子和一个氧原子发生的,也被称作H-O-H曲折振动。

但是,想要检测到这种红外波段非常艰苦,因为目前的月球探测器上都没有装载能检测6微米红外波段的光谱仪。而如果想要在地面来对其检测也是不现实的,地百思特网球的大气层中的水蒸气会隔断这部分波段的光,因此地面观测器也无能为力。

不过,还有另外一种前途,那就是让飞机带着光谱仪飞到适合的高度进行检测,以此来战胜大气层给出的难题。现实中,我们的确已经拥有了这种工具——平流层红外天文观测台(SOFIA),它实际上是一架改装过的波音747SP喷气客机,这架客机携带了一台直径100英寸(约为2.54米)的望远镜,用红外光来视察宇宙用于百思特网研讨邻近的星系,黑洞,彗星等。

SOFIA飞翔的区域,能远离大气层中99.9%的水蒸气,因此6微米红外光能穿越到其所在区域。而SOFIA装配的FORCAST光谱仪有能进行6微米红外光检测,并且能同时观测月球。至此,这架改装的波音客机就满足了所有的观测条件。

在发表于《自然-天文学》的一项研讨中,NASA的研讨月球的科学家Casey Honniball和同事就应用SOFIA重新检测了2009年用3微米红外光检测的克拉维斯环形山。这一次,研讨者仍然吸收到了清楚的6微米红外光的信号,他们肯定在太阳的照耀下,克拉维斯环形山中有一种分子在接收了辐射后释放出了这一信号,而这(原创版权www.isoyu.com)一次研讨者能确定,月球上只有可能是水分子做到了这一点。“我们无法想到月球上除了水还会有其他物资能显示出6微米光谱的信号特点,”Honniball和她的同时在论文中写道。研讨推测,这些水分子很有可能被储存在了月球表面的玻璃中或者被夹在了渺小的岩石灰之间。在这些处所,水分子能避免被高平和真空环境带走。

“我们重要以为水会在玻璃中,”Honniball表现,“当小陨石撞击月球时,会熔化一些月球物资,这些物资会急速冷却并形成玻璃。无论这些水是在撞击时发生的,还是小陨石带来的,它们都可能最后被储存在玻璃中了。”

毕竟这些土壤能存有多少水?就SOFIA观测数据来看,水的丰度大约是100至400 ppm,也就是大约每千克的月球土壤中含有100~400毫克的水,就像一滴雨水撒在了月球大地上的感到。

永久暗影区的“水库”?

与此同时,科罗拉多大学博尔德分校的研讨者也在摸索水分子在月球的另一处藏身点——位于月球极点永久暗影区的环形山。在高纬度条件下,高耸的环形山就能培养一处阳光永远照耀不到的区域。在这些处所,温度永远不会高于-163摄氏度,为水冰的存在供给了条件。

应用NASA月球月球勘测轨道飞翔器的数据,《自然-天文学》另一篇论文的研讨者们盘算了永久暗影区的面积,大约在40000平方千米左右,60%位于月球南极。无论水是来自陨石、彗星或者其他天体,任何涌现在该区域的水分子都会被冻结到和岩石一样硬。即使阳光照耀区域很难有水分子存在,但只要物体撞击月球表面时,水分子被冲击漂移到永久暗影区,那么这些水就会停留在月球上。

可能藏有水的永久暗影区。图片起源:NASA

也就是说,这4万平方千米的月球表面都可能存在水分子。尽管这项研讨并没有盘算具体能存在多少水,但是研讨者之一Paul Hayne表现想要在这个区域获得任何东西都不难。可能我们须要的只是一辆能出入永久暗影区发掘冰岩的探测车,将冰岩带到太阳照耀区域来就行了。

NASA将发射一个带有光谱仪的探冰钻头到月球表面。图片起源:NASA

而就在上周,NASA刚宣告与Intuitive Machines公司签订了一份4700万的合同,在2023年将探冰钻头运送到月球。月球表面毕竟有多少水可以供应人类应用?信任我们很快就能获得这些答案。就像Honniball说的,为了获得这些玻璃中的水,可能要消费大批燃料熔化玻璃来提取。这些成本必定比从地球运输水的支出少吗?现在还无法肯定。

但我们都期望有一天,月球基地旁边就有一块能开采水资源的区域,这也是敦促人类再次踏上月球的极大驱动力。