NASA在阳光照射的月球表面发现水

10月27日消息,一年前,三重航天器永远改变了我们对月球的看法。机器人旅行者收集的数据表明,地球上唯一的天然卫星并不是我们长期以来认为的干燥多尘的沙漠。航天器捡起了水的惊人化学特征。我们的月亮没有浸湿,但是潮湿。

科学家们无法通过化学特征来明确地确定“分子”水是多少(我们称为H2O),以及羟基(一个只有一个氢原子而没有变成水(OH)的分子)有多少。2009年的发现使科学家们怀疑月球的“水”大部分是羟基,因为它比分子水更热稳定。

NASA在阳光照射的月球表面发现水

周一,发表在《自然天文学》杂志上的两项研究再次重写了月球水的故事。在第一项研究中,科学家们用红外线检查了月球的脸部,以极其清晰的方式将化学特征的来源归零。他们确定月球表面主要是水,而不是羟基。

夏威夷大学的行星科学家,另一项新研究的合著者李帅说:“这种检测对于分子水来说是非常独特的。” 在月亮被照亮的表面上检测到水印,该分子将暴露在紫外线辐射下,并且温度在黎明,中午和黄昏之间剧烈波动。这有点令人惊讶,但是是结论性的。李说:“根据我们的知识,别无其他。”

李一直在月球表面寻找水,并参与了2018年探测月球两极水冰的科学家团队。冰被困在月球表面永久阴影的区域,这些区域从不接受阳光。在第二项研究中,另一组研究人员认为,水冰可能更为广泛,存在于月球表面的阴影中。尽管您不会很快在月球上放一整天的Speedos和毛巾,但两项研究表明,月球比我们以前认为的更潮湿,并突出了在人类和机器人探索中利用月球资源的潜力。研究月球上的水需要一个巨大的飞行望远镜。

这一发现的关键之一是平流层红外天文台,即SOFIA,这是一架定制的波音747,其机身背面装有望远镜。该飞机由美国国家航空航天局和德国航空航天中心DLR运营,飞行高度约43,000英尺。在飞行过程中,它在后部打开一个舱口,将望远镜对准天空,并在红外光下研究宇宙。

SOFIA避开了近地望远镜遇到的问题。“我们与月球之间有大量的水,”马里兰大学的天文学家杰西卡·阳光解释说,他是“深度撞击”任务的一部分,该任务于2009年帮助探测到月球上的水信号。地球下部大气中充满水蒸气,可能会使红外信号模糊。

747的天文台被设计成可以在地球上方飞行得足够高,以至于大部分水蒸气都不会干扰观测结果-这使它可以清晰地观察月球表面是否有H2O的迹象。Sunshine说:“令我惊讶的是,没有人想到会更快地这样做。”研究团队于2018年将SOFIA的望远镜对准月球,发现了两个阳光照射的表面:一个位于高纬度的Clavius火山口附近,另一个靠近赤道。

NASA在阳光照射的月球表面发现水

水本身的检测围绕着水分子的弯曲和拉伸。水由两个氢原子和一个氧原子组成。当光撞击分子水时,原子吸收该能量,弯曲一点并再次发射光。发出的光对分子水非常有特异性,没有其他材料显示出相似的光信号。团队在克拉维斯火山口附近发现了水。

李说:“这与我们在地球上喝酒是一样的。” “但是丰度极低。您将需要处理数千公斤的月结石才能得到1公斤的水。”但是,它如何在表面上产生和维持水分是一个新难题。月球表面容易受到微陨石,宇宙射线和太阳风的轰击。研究小组认为,水很可能被撞击或颗粒之间的玻璃所困,可以将其与极端环境隔离。

小组指出,太阳风可能有助于在表面上产生水。太阳抛出氢原子,与月亮碰撞。研究小组在克拉维斯陨石坑周围发现了很少的羟基,他们提出微陨石的撞击可以帮助动员氢和氧原子,将其转变为水。

月亮有斑点和凹陷;月球表面与错误的太空岩石相撞,砸碎了无数个月球。Sunshine说:“您可以想到的每一个规模,都有陨石坑。”陨石坑创造了足够多的山脉地形,使太阳完全遮挡了月亮的区域。月球上的某些地方从未见过阳光。月亮的两极存在着永恒的黑暗广阔区域,称为永久阴影区或PSR。

在那里,无休止的黑暗使温度下降到负华氏300度(负184摄氏度)。任何被彗星或小行星沉积的水都会被困住,变成冰,再也看不到太阳。

研究人员利用美国宇航局的“月球侦察轨道器”的数据,发现PSR以较小的比例存在于月球大部分表面。研究人员在周一《自然天文学》的第二篇主要论文中详细介绍了这些“微冷阱”,并提出了使用数学模型来广泛分布阴影场所的理由。

根据这些模型,冷阱的数量可能是以前认为的两倍,而且很多可能只有1厘米。他们还没有在这些陷阱中发现水冰-但是如果那里有冰,那么它可能会成为未来登月任务的重要组成部分。Sunshine说:“将来,我们不必将宇航员送往这些更大,更坚固的地方之一。”

微型冷阱也可能包含来自最近月球撞击的水,这为科学家们提供了一种研究最近水沉积的方法,并将其与两极可能在数十亿年前发生的两极更大的火山口的水相比较。

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