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月球上的水正在引发一场新的“淘金热”

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编译:蔡贺菁

校对:王婧彧 申振宇

审阅:李宜骅

美编:毫秒

月球上的“淘金热”


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宇航员勘测陨石坑底部,为附近干渴的月球前哨站寻找水源。来源:迈克尔-卡罗尔

1848 年 1 月一个寒冷的早晨,詹姆斯-马歇尔正忙于在加利福尼亚北部建造一座木材厂,以加工运往附近萨克拉门托和旧金山城镇的木材。但在木材厂的出料口,马歇尔瞥见了一些闪闪发光的鹅卵石。经过仔细观察,马歇尔意识到他在 “那些山 ”中发现了黄金。他的偶然发现标志着著名的加州淘金热拉开了序幕。


加州淘金热凸显了在一个受限的地区拥有丰富的宝贵资源会出现的情况。现在,月球南极正在掀起一场新的 “淘金热”。这不是一场寻找黄金或者白银的竞赛,而是寻找对月球访客来说更为珍贵的东西——水。


水是关键

世界上从事航天事业的国家计划在月球南极聚集,以利用这一宝贵的自然资源。许多国家将以《阿耳忒弥斯协议》为合作指南。虽然有些国家可能是为了国家声誉或 “赚钱 ”而来,有些国家则是为了增加人类的知识而来,但对所有人来说,水都是关键。


水是一种便携的化合物:它可以被分离成供呼吸的氧原子和供燃料的氢原子。当你把它重新组合在一起时,甚至可以发电。而如果你一开始就不把它分开,你就可以把它喝掉。但是,在严酷的月球真空环境下,水的唯一存在形式要么是被锁在巨石和石头的矿物质中而很难接触到,要么就是坚硬的冰。在一个月日的白天所接受的热量下,比如在阿波罗宇航员所经受的酷暑下,水几乎没有什么机会存在。


但在极地,情况就不同了。


永久的阴影

在太空时代之前,人们认为月球上似乎是不可能有水的。但早在 1961 年,一些研究人员就推测,月球两极有遮挡的环形山可能会形成冷阱。在-175º C(-285º F)的温度下,彗星和小行星撞击产生的水蒸气会聚集并留在这些所谓的永久阴影区(Permanently Shadowed Regions, PSRs)中。虽然许多卫星都有很深的陨石坑和裂缝,但阳光会照射到大多数卫星的底部,从而破坏可能藏匿在那里的任何挥发物。月球是个例外:虽然地球的自转倾斜了大约 23.5º,但月球的轴线几乎是垂直的(1.5º),这意味着在月球两极,太阳在接近地平线的地方旋转。这使得最深的陨石坑底部长期处于阴影之中,这正是 1961 年的研究人员所设想的地方。


1991年,科学家们在太空中发现了水冰的痕迹,但不是来自月球,而是来自水星。JPL/加州理工学院的一个小组利用金石雷达的 70 米巨型天线,向水星表面发射了雷达。雷达反射的信号表明,这个小星球的两极有冰,它有几个很深的陨石坑,坑底长期被阴影笼罩。


从月球轨道上进行的一系列更详细的测量发现,在两极永久阴影区中有大量水的迹象。但是,这些空洞的阴暗处是否隐藏着水冰呢?月球勘测轨道器(LRO)开始得到更多关于水的答案。NASA精密的月球测绘仪发现,许多环形山的底部和边缘都渗出了氢气——这是隐藏水冰的明显标志。LRO 的灵敏度足以利用恒星发出的光和紫外线看到陨石坑的阴影区域。在南极附近,该仪器探测到了水霜。最后,LCROSS 任务向 Cabeus 环形山的边缘发射了一枚射弹,在直接飞过碎片羽流时发现了水。

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在这幅月球勘测轨道飞行器拍摄的照片中,马拉佩特山丘平缓的山顶耸立在左下方,在未来的几十年里,这个地区可能会变得非常繁忙。圆顶的山顶——永恒之光的 “驼峰”——高约16400英尺(5000米)。

来源:月球勘测轨道器图片由 NASA/GSFC/亚利桑那州立大学提供

责任编辑:杨伯顺

来源:NASA

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