2022-02-18 10:02

美国宇航局证实,月球(略)潮湿。现在怎么办呢?

This image of the Moon was created with images taken by NASA's Lunar Reco<em></em>nnaissance Orbiter.

月亮不是奶酪做的,但它总是非常潮湿。

根据周一发表在《自然天文学》上的研究结果,研究人员使用飞行望远镜在月球上发现了水分子的新迹象。没有一个相似的分子。而不是深埋地下或火山口底部的冰。但实际上,洒满阳光灿烂的月球表面的H2O分子,首次被证实存在。月球并不是在潮湿的东西里游泳——据美国宇航局估计,撒哈拉沙漠的湿度是它的100倍。但这一证实支持了过去的研究,给行星科学家带来了谜团,也给那些渴望探索月球的人带来了希望。

“今天我们宣布,在月球阳光照射的表面,首次证实存在水,”NASA天体物理学部门主任保罗·赫兹(Paul Hertz)在周一的新闻发布会上说。“这一发现表明,水可能分布在整个月球表面,而不限于月球两极寒冷的阴影地区。”

这项新发现延续了美国宇航局十年来在月球上发现不同形式和地区的水的传统。月球南极是主要的水热点。2009年,当美国宇航局将重达5000磅的lcross卫星撞向月球南部的一个陨石坑时,水蒸气的副产品渗透到产生的羽流中。2018年,对印度空间研究组织(Indian Space Research Organization)“月船1号”(Chandrayaan-1)航天器图像的最新分析发现,陨石坑深处永久黑暗的地方布满了冰。

科学家们还认为,水分子可能覆盖了月球表面更广泛的区域,因为三个独立的航天器都在2009年看到了氢的迹象(将氢放入水中的原子)。但是氢并不能保证水的存在。氢单体(而不是成对的)可能会与氧结合形成羟基(OH),我们地球居民普遍认为羟基是排水管清洁剂的一种活性成分。

“如果下水道清洁剂在月球上,”NASA博士后研究员、该研究的主要作者凯西·霍尼博尔(Casey Honniball)在新闻发布会上说,“我们无法区分下水道清洁剂和水。”

Honniball在毕业后的几年里一直在思考如何区分一个氢原子和两个氢原子,当时她被困在一颗20多万英里外的行星上。她着陆后对月球进行了波长为6.1微米的红外光扫描,这是水分子存在的确凿证据。

但实施这项调查将会很困难。太空望远镜无法观测到那种特殊颜色的红外光,而埋在这颗行星充满水分的大气层下的地球设施,将会像一个从海底寻找地外水微妙线索的天文台一样有用。Honniball考虑发射一个气球,但这需要时间来建造。最终,她意识到完美的仪器已经存在了:索菲亚,平流层红外天文观测台。

索菲亚的望远镜在一架改装过的波音-474飞机上,通过一扇打开的门,在天空中呼啸而过,高出了地球大气中99.9%的水分。该天文台通常观测遥远的星系,但Honniball首次说服SOFIA的操纵者将仪器转向月球。

SOFIA任务的项目科学家Naseem Rangwala在新闻发布会上说:“这次测试本质上远远超出了我们的预期。”

索菲亚观测了南半球克拉维乌斯环形山附近的狭长卫星,发现了水的迹象。Honniball和她的合作者根据红外线的闪光估计,月球表面大约有0.01到0.04%的水,足够一个积极的探索者从大约一个垃圾箱的月球尘埃中拧出一个12盎司的瓶子。

这一证实回答了行星科学家们的一个问题,同时也提出了另一个问题:强烈的阳光会分解单个的水分子,那么这些水分子是如何存活的呢?Honniball的团队怀疑它们可能藏在月球尘埃中。或者它们也可以被锁在微陨石撞击形成的玻璃珠中。这些陨石散布在月球上,把月球上的尘埃融化成铅笔尖大小的黑点。在这样做的同时,它们可能会将氢和氧融合成水,或者它们可以带来自己的水分子。

这项研究强调,研究人员仍然需要了解我们天空中隐约可见的世界,这对于一个没有空气的身体来说有很多事情要做。在月球表面发现水——以及从地球上观察水的方法——现在为了解月球的历史打开了一扇新的窗户。例如,Honniball下一步希望利用SOFIA来观察这些分子是否在灭绝已久的火山附近更厚,这些火山可能在形成后将水从地球的核心排出。

这一发现也激发了计划人员对未来月球探索的想象力。水不仅是调酒和洗澡的必备资源,也是制造氧气和火箭燃料的必备资源,它将为太空探索提供动力。此外,如果NASA不需要从地球上带走所有的水,它的任务可能会更长更远。

阿耳特弥斯计划的第一批宇航员将在五年内登陆月球,但他们没有开采月球水的技术。但从长远来看,月球水的位置和形式可能决定宇航员在月球上的位置和方式。如果SOFIA的水分子松散地存在于土壤中,那么收集它们就像搅动灰尘并收集漂浮的水蒸气一样简单。然而,如果它们被锁在玻璃珠子里,宇航员就得付出更大的努力才能把它们取出来。陨石坑里的冰块可能更容易处理,但从陡峭的岩壁上下来并切割冰块需要更多的设备。

无论如何,NASA的规划者需要知道水在哪里,有多少,以及它有多稳定,然后他们才能开始考虑是否开发陨石坑攀登设备,月球尘埃处理机器,或其他一些技术。

“找到更容易到达的水对我们来说真的很重要,”NASA首席探索科学家雅各布·布利切尔(Jacob Bleacher)说。“这可能包括寻找更容易到达的有水的小陨石坑,或者,正如SOFIA的结果显示,我们可以在这些陨石坑外找到水。”

为此,NASA计划了一系列以水为中心的任务,包括一个高尔夫球车大小的飞行器,被称为挥发物极地探索漫游者,或VIPER,用来嗅出土壤和地表以下的水。VIPER可能在两年后着陆。

在那之前,Honniball和她的同事打算在SOFIA探测能力成功测试的基础上继续努力。他们已经为明年春天争取到了两小时的观测时间,并要求进行整整72小时的月球观测。这将有足够的时间绘制出月球近侧的整个地图,并找出水分子最厚的地方。

Honniball说:“我们还没有收到回复,但我们在祈祷。”