月亮不是由奶酪制成的,但它却略显湿润。 根据周一发表在《自然天文学》杂志上的研究结果,研究人员利用飞行望远镜在月球上发现了水分子的新迹象。这不是一个相似的分子。也不是深埋在地下或陨石坑底部的冰。而是首次证实了洒落在阳光明媚的月球表面上的真正的 H2O 分子。月球并不在潮湿的物质中漂浮——美国宇航局估计,撒哈拉沙漠的湿度大约是月球的 100 倍。但这一证实支持了过去的研究,为行星科学家带来了谜团,也给那些渴望月球探索的人带来了希望。 美国宇航局天体物理学部门主任保罗·赫兹在周一的新闻发布会上表示:“今天我们宣布,我们首次证实在月球阳光照射下的表面存在水。这一发现表明,水可能分布在月球表面的各个角落,而不仅限于月球两极寒冷、阴影的地方。” 新成果延续了 NASA 十年来在月球上以各种形式和区域发现水的传统。月球南极是主要的 H2O 热点。2009 年,当 NASA 将 5,000 磅重的 LCROSS 卫星撞向月球南部陨石坑时,水蒸气副产物渗透到产生的羽流中。2018 年,对印度空间研究组织的月船一号航天器图像的最新分析发现,冰点缀在陨石坑永久黑暗的深处。 科学家们还认为,水分子可能更广泛地覆盖了月球表面,因为早在 2009 年,三艘不同的航天器都发现了氢(H2O 中 H 的组成原子)的迹象。但氢并不能保证水的存在。氢单质(而不是氢偶)可能与氧结合形成羟基 (OH),我们地球居民通常知道羟基是排水管清洁剂的活性成分。 美国宇航局博士后研究员、这项研究的主要作者凯西·洪尼博尔在新闻发布会上表示:“如果排水管清洁剂在月球上,我们就无法区分排水管清洁剂和水。” 霍尼博尔在读研究生期间,一直苦苦思索如何区分两个氢原子,当时她被困在一颗距离地球超过 20 万英里的行星上。她最终扫描了月球,寻找波长为 6.1 微米的红外光,这是水分子的确凿证据。 但进行这项调查会很困难。太空望远镜无法看到这种特殊颜色的红外光,而埋在行星潮湿大气层下的地球设施将与寻找海底外水的微妙迹象的天文台一样有用。霍尼博尔考虑发射一个气球,但这需要时间建造。最终,她意识到完美的仪器已经存在:SOFIA,即红外天文学平流层观测站。 SOFIA 的望远镜在经过改装的波音 474 飞机上通过敞开的舱门观察天空,高出地球大气中 99.9% 的水分。该天文台通常观测遥远的星系,但 Honniball 说服 SOFIA 的操作员首次将仪器转向月球。 SOFIA 任务项目科学家纳西姆·兰瓦拉 (Naseem Rangwala) 在新闻发布会上表示:“这次测试本质上远远超出了我们的预期。” SOFIA 在南半球克拉维斯陨石坑附近的薄薄一层月球表面进行勘测时,发现了水的踪迹。根据红外光,霍尼博尔和她的同事估计月球表面约有 0.01% 到 0.04% 的水——足以让一个充满干劲的探险家从大约一个垃圾箱的月球尘埃中榨出大约 12 盎司瓶装的水。 这一确认回答了行星科学家的一个问题,同时也提出了另一个问题:强烈的阳光应该会分解单个水分子,那么这些 H2O 是如何存活下来的呢?Honniball 的团队怀疑它们可能藏在月球尘埃之间。或者它们可能被安全地锁在微陨石撞击形成的玻璃珠中。这些陨石洒落在月球上,将月球尘埃融化成铅笔尖大小的黑点。在此过程中,它们可能会将氢和氧融合成水,或者它们可能会带来自己的水分子。 这项研究强调了研究人员仍有许多东西需要了解我们天空中那巨大的世界,对于一个没有空气的天体来说,这个世界有很多事情正在发生。在月球表面发现水——以及从地球上观察它的方法——现在为了解月球的历史打开了一扇新的窗户。例如,Honniball 下一步希望使用 SOFIA 来观察分子是否在长期熄灭的火山附近更厚,这些火山可能在形成后将水从地核中排出。 这一发现也激发了任务规划人员对月球探索未来的想象。水不仅是一种调制唐鸡尾酒和洗澡的重要资源,也是制造氧气和火箭燃料的重要资源,它将为太空探索提供动力。此外,如果 NASA 不必从地球上搬运所有水,其任务可以持续更长时间、更远。 阿尔特弥斯计划的首批宇航员将在五年内登陆月球,但他们还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立足的地点和方式。如果 SOFIA 的水分子散落在土壤中,那么开采它们可能只需要搅动灰尘和收集漂浮的水蒸气,技术含量就很低。然而,如果它们被锁在玻璃珠里,宇航员就必须付出更大的努力才能把它们取出来。陨石坑里的冰板可能更容易处理,但从陡峭的墙壁上下来并雕刻冰块则需要更多的设备。 无论如何,NASA的规划人员需要知道水在哪里、有多少、以及有多稳定,然后才能开始考虑是否开发陨石坑攀爬设备、月球尘埃处理机器或其他技术。 “找到更容易到达的水对我们来说真的很重要,”美国宇航局首席探索科学家雅各布·布莱彻说。“这可能涉及找到更容易到达的含有水的小陨石坑,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,包括一辆高尔夫球车大小的车辆,称为挥发物调查极地探测车(VIPER),用于探测土壤中和地表下的水。VIPER 可能在大约两年内着陆。 在此之前,霍尼鲍尔和她的同事打算继续成功测试 SOFIA 的探测能力。他们已确保明年春天有两小时的观测时间,并要求进行整整 72 小时的月球观测。这段时间足以绘制出月球近侧的整个地图,并找出 H2O 分子最稠密的地方。 “我们还没有收到回复,但我们正祈祷好运,”霍尼博尔说道。 |
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