宇航员有一天可能会喝到来自古月火山的水

从阿波罗 10 号拍摄的 Moltke 火山口侧视图。图片来源:公共领域

数十亿年前,月球上爆发了一系列火山爆发,将数十万平方英里的球体表面覆盖在炽热的熔岩中。 千百年来,熔岩形成了黑色斑点或玛丽亚,使月球的表面呈现出今天熟悉的外观。

现在,来自 CU Boulder 的新研究表明,火山可能对月球表面留下了另一种持久的影响:月球两极散布的冰层,在某些地方,可能有几十甚至几百英尺厚。

“我们设想它是随着时间的推移在月球上形成的霜冻,”新研究的主要作者、天体物理和行星科学系 (APS) 以及大气和空间物理实验室的研究生安德鲁威尔科斯基说。 (LASP) 在 CU 博尔德。

他和他的同事本月在《行星科学杂志》上发表了他们的发现。

研究人员利用计算机模拟或模型,试图在地球上出现复杂生命之前很久就在月球上重建条件。 他们发现,古老的月球火山喷出大量水蒸气,然后沉积在地表上,形成了可能仍隐藏在月球陨石坑中的冰层。 如果当时有任何人类还活着,他们甚至可能在月球表面的昼夜分界附近看到了一小块霜。

研究合著者保罗·海恩说,对于未来需要水来饮用和加工成火箭燃料的月球探险者来说,这是一项潜在的奖励。

APS 和 LASP 助理教授海恩说:“在地表以下 5 或 10 米处,可能有大冰层。”

临时气氛

这项新研究增加了越来越多的证据,表明月球中的水可能比科学家们曾经认为的要多得多。 在 2020 年的一项研究中,海恩和他的同事估计,近 6,000 平方英里的月球表面可能会被困住并挂在冰上——主要是在月球的北极和南极附近。 首先,所有这些水是从哪里来的还不清楚。

“目前有很多潜在的来源,”海恩说。

火山可能是一个大火山。 行星科学家解释说,从 2 到 40 亿年前,月球是一个混乱的地方。 在此期间,成千上万的火山在其表面喷发,产生了巨大的河流和熔岩湖,与您今天在夏威夷可能看到的特征没有什么不同——只是更加巨大。

“它们使地球上几乎所有的火山喷发都相形见绌,”海恩说。

最近的 来自月球与行星研究所科学家的研究 休斯顿的研究表明,这些火山可能还喷出高耸的云层,主要由一氧化碳和水蒸气组成。 然后这些云围绕月球旋转,可能会产生稀薄而短暂的大气层。

这让海恩和威尔科斯基想知道:同样的大气是否会在月球表面留下冰,有点像寒冷的秋夜后在地面上形成的霜?

永远的冰

为了找出答案,这对搭档与 LASP 的研究助理玛格丽特兰迪斯在数十亿年前开始尝试将自己置于月球表面。

该团队使用的估计值是,在其巅峰时期,月球平均每 22,000 年经历一次喷发。 研究人员随后追踪了火山气体怎样围绕月球旋转,并随着时间的推移逃逸到太空中。 而且,他们发现,条件可能已经结冰了。根据该组织的估计,大约 41% 的火山水可能已经凝结成冰到月球上。

“大气逃逸了大约 1000 年,因此有足够的时间形成冰,”威尔科斯基说。

事实上,月球上可能有太多的冰,以至于你可以想象,从地球上发现了霜的光泽和厚厚的极地冰盖。 该小组计算出,在此期间大约有 18 万亿磅的火山水可能凝结成冰。 这比密歇根湖目前的水还要多。 研究表明,月球上的大部分水今天可能仍然存在。

然而,那些太空冰块不一定很容易找到。 大部分冰可能在月球两极附近积聚,可能被埋在几英尺厚的月球尘埃或风化层下。

海恩说,还有一个原因是人或机器人要返回并开始挖掘。

“我们真的需要深入研究并寻找它,”他说。