NASA在月球向阳面发现水 或助力美国2024登月计划

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当地时间26日中午,美国国家航空航天局(NASA)的同温层红外天文观测台“索菲娅”(SOFIA)首次证实:月球的向阳面上存在水。这一发现表明水可能遍布月球表面,而不仅仅是以冰的形式存在于寒冷、阴暗的区域。

观测任务中,索菲娅在月面的“克拉维乌斯环形山”(Clavius Crater)上探测到了水分子(H2O)。克拉维乌斯环形山是月球上最大环形山之一,位于月球南半球,在地球上肉眼即可看到。观测数据显示,该环形山区域有浓度为0.001%~0.004%的水,大致相当于在每立方米的环形山表面土壤中,存有一瓶355毫升的瓶装水。这一研究结果,被发表于最新一期的学术期刊《自然天文学》上。

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“之前就有迹象表明,那种我们所熟悉的水,可能存在于月球上受阳光照射的那一面,”保罗·赫兹(Paul Hertz),华盛顿特区NASA总部科学任务理事会天体物理学部门的主任,在周一的记者会上说,“现在我们知道了它就在那里。这一发现挑战了我们对月球表面的理解,并提出了有关深空探索资源的有趣问题。”

在此次发现之前,科学家在对月球表面的观测中发现了某种形式的氢,但无法区分它是存在于水,还是水的“亲戚”羟基(OH)当中。羟基常见于下水道疏通剂的主要成分,氢氧化钠(NaOH)。 “在索菲娅观测前,我们知道那里(月球向阳面)存在一些水分,” NASA马里兰戈达德太空飞行中心的博士后研究员,凯西·洪尼伯(Casey Honniball)解释道, “但我们不知道有多少,如果真存在的话。我们也不知道它实际上是水分子——就像我们每天都喝的东西那样——还是更像是水管疏通剂。”

与此次发现相比,撒哈拉沙漠的含水量,是索菲娅在月壤中检测到的100倍。尽管探测到的水分很少,但这也引出了一系列新的问题,包括月球上的水是如何产生的,以及它是如何在阳面上严酷、无空气、且最高温度可达260华氏度(127摄氏度)的环境中持续存在的。“没有厚厚的大气层保护,月球向阳面的水应该会消失在太空中,” 洪尼伯说,“然而我们确实能探测到它。一定有什么东西在产生水,并且把水保留在了那里。”

对于这些水的获取或生成过程,此科学家表示可能有多种因素在发挥作用。其中的一种可能性是,携带少量水的微陨石如雨点般落在月球表面,会在撞击时将水沉积在月球表面。而根据另一种理论,太阳风将氢气输送到月球表面,并与土壤中的含氧矿物发生化学反应,产生羟基;同时,来自微陨石轰击的辐射可能会将这些羟基转化为水。

而月球向阳面上水的储存、积累方式,也引发了一系列有趣的讨论。科学家称,水可能被困在了土壤中的众多微观玻璃珠中,这些微观结构是微陨石撞击中,因高热量而形成的。另一种可能性更大的假说,则是这些水可能藏在月球土壤颗粒的缝隙之间,逃过了阳光的照射。

自然而然,这一消息激发了人们在月球表面收集水作为资源的想法。正如我们所知,水是深空中的稀有资源,也是生命的关键成分。然而,索菲娅发现的水是否容易获取、并能被当作资源利用,目前仍有待确定。在NASA的阿尔忒弥斯(Artemis)项目将第一个女性和第二个男性送上月球表面、于2024年建立起可持续的人类居留地之前,该机构迫切地想掌握月球上所有水资源信息。

“水很重,因此从地球发射补给水的开销巨大,”NASA人类探索任务理事会首席科学家,雅各布·布莱彻(Jacob Bleacher)说,“一旦我们不需要带水航行,我们就有机会带上其他有用的东西。”

在这些有趣的问题和可能性背后,“飞行天文台”索菲娅功不可没——它提供了一种观察月球的全新方式。这架改装过的波音747SP喷气式飞机,搭载着直径106英寸(约合269.24厘米)的望远镜,飞行高度高达45000英尺(约合13716公里),可以越过地球大气中99%以上的水蒸气,从而更清晰地看到红外视角下的宇宙。发现月球向阳面的水之前,索菲娅被设计用来观察遥远、昏暗的天体,例如黑洞、星团和星系。

现在,NASA正在计划索菲娅的一些后续飞行任务,以在不同的月相下,寻找其他阳光充足地区中水的存在。这些数据将给未来的月球探测添砖加瓦,例如NASA的“挥发物研究极地探索漫游者”(VIPER)任务,以支持创建首个月球水资源图,供未来人类太空探索使用。

(看看新闻Knews记者:任美星 编辑:潘奕 美国报道)

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