月球上的古老火山可能会形成数十米厚的冰盖

每个人都喜欢看月球,尤其是通过望远镜。 看到那些散布在它表面的黑暗和光明的斑块,会让任何仰望夜空的人产生敬畏和惊奇的感觉。 虽然我们的月球今天可能在地质上已经死亡,但它在数十亿年前就更加活跃,当时它最初是由热熔岩覆盖在月球表面数十万平方公里的热熔岩中形成的。 这些熔岩流是我们在看月球时看到的黑暗斑块的原因,这些斑块被称为母马,被翻译为“海洋”,是更活跃的过去的残余。

在一个 最近的研究 科罗拉多大学博尔德分校 (CU Boulder) 发表在《行星科学杂志》上的研究表明,数十亿年前活跃的火山可能对月球表面留下了另一种持久的影响:点缀在月球两极的冰层,在某些地方,可以测量几十甚至几百米(或英尺)厚。

科学家们认为,月球蛇形的施罗特山谷是由流过地表的熔岩形成的。 (来源:美国宇航局约翰逊)

新研究的主要作者、天体物理与行星科学系 (APS) 和大气与空间物理实验室的研究生安德鲁威尔科斯基说:“我们将其设想为月球上的霜冻,随着时间的推移而形成。” (LASP) 在 CU 博尔德。


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早在地球上出现复杂生命之前,研究人员就使用计算机模型试图在月球上重建条件。 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。

这项新研究增加了越来越多的证据,表明月球可能淹没在比科学家曾经认为的要多得多的水中。 在 2020 年的一项研究中,海恩和他的同事 估计近约 40,000 平方公里(约 25,000 平方英里) 月球表面的一部分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。 然而,这些水是从哪里来的还不清楚。

研究合著者保罗·海恩 (Paul Hayne) 说,这对未来需要水来饮用和加工成火箭燃料的月球探险者来说是一个潜在的奖励,他也是 APS 和 LASP 的助理教授。

海恩用火箭燃料推断的是,未来月球上的宇航员可以进行所谓的水电解,因为水由分子 H2O 组成,或者每个氧原子有两个氢原子。 电解 是利用电将水分解成氢气和氧气的过程。 虽然氧气可用于呼吸,但氢气可用作返回地球甚至更远地进入太阳系的燃料。

如前所述,据推测,大部分被困的冰都位于月球的北极和南极附近。 这是因为 月球的轴向倾斜 与地球的轴向倾斜 23.5 度相比,只有 1.5 度。 因此,月球的北极和南极都有陨石坑,它们可能会持续接收阳光,或者根本没有。 这可能意味着冰可能存在于所谓的陨石坑内 永久阴影区域 (PSR),它们被指定为靠近月球北极或南极的区域,这些区域永远不会受到阳光直射,因此极冷(-248°C 至 -203°C;-415°F 至 -334°F)。

一个有趣的陨石坑是位于月球南极的沙克尔顿陨石坑。 沙克尔顿直径 21 公里(13 英里),深 4.2 公里(2.6 英里)。 沙克尔顿如此吸引人的原因在于,虽然它的边缘几乎完全沐浴在永久的阳光下,但陨石坑的内部却是 永久阴影,留下了冰沉积物存在于火山口本身深处的可能性。 几个任务 来自三个航天国家的人使用相机、雷达、传感器检查了沙克尔顿,甚至被撞击器击碎,所有人都希望了解它真正的黑暗秘密。

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月球勘测轨道器上的 Diviner 仪器对南极地区的温度进行了成像,如图所示。 (来源:美国国家航空航天局)

所有关于月球水的研究都是为人类最终返回月球表面做准备,自 1972 年阿波罗 17 号以来,我们地球人一直没有月球表面。这些令人难以置信的任务属于 美国宇航局的阿尔忒弥斯 该计划旨在将第一位女性和有色人种降落在我们最近的天体邻居的表面。 在月球上使用尽可能多的冰将意味着宇航员不必过多地依赖地球进行补给,这可能非常昂贵。

月球上有多少冰? 沙克尔顿陨石坑内有多少冰? 我们能否将这些冰用于未来的月球定居点宇航员? 只有时间会证明一切,这就是我们科学的原因!

与往常一样,继续做科学并继续寻找!

资料来源: 行星科学杂志, 自然天文学, 美国能源部, 太空网, 月球勘测轨道器相机, 科学, 天空和望远镜, 美国国家航空航天局