科學家認為月球上水的來源可能有三種:一是來自撞擊月球的彗星或小行星;二是撞擊事件釋放出了月表下面的水;三是攜帶氫原子的太陽風,氫原子與月球土壤中的氧原子結合之后形成水。“月船一號”的觀測結果證實了月球水源形成的第三種可能。
水是氫氧化合物,水的形成離不開氫原子和氧原子。月球就像是一個大海綿球,不斷吸收著來自太陽的帶電粒子。這些帶電粒子與月球表面灰塵中的氧原子發生反應,從而產生了水。這是印度“月船一號”探測器搭載的由歐洲航天局(ESA)與印度空間研究組織(ISRO)共同開發的“亞千電子伏原子反射分析儀”(SARA)的觀測結果,進一步驗證了月球表面水源產生的可能途徑。同時,也為科學家研究月球和太陽系中其他無空氣天體提供了新的思路。
研究結果顯示月球表面水的分布更加廣泛,而且相對穩定,意味著這些水源可能是以氫氧根(或稱羥基)的形式存在。
據報道,一項新研究發現,月球上的水資源分布可能比原先認為的更為廣泛,并且不局限于特定區域。不過,這些水源可能并不容易獲取。科學家還發現,月球表面的水似乎一直保持靜止狀態,不會四處移動,而且似乎在白天和夜晚都會出現。
這些結果與較早前的研究并不相符。此前的觀測顯示,月球的水資源集中在兩極,并且水信號的強度會在白天出現波動。“我們發現,無論在一天中觀察的時間,觀察的緯度如何變化,表明水存在的信號似乎一直存在,”研究第一作者、美國太空科學研究所(Space Science Institute)的高級研究員約書亞·班菲爾德(Joshua Bandfield)說,“水的存在似乎并不取決于月球表面的組成成分,而且水的分布十分廣泛。”
不過,科學家還在努力確定月球上水源的性質,尋找獲取這些水源的方法。“出于許多原因,人們對月球上的水興趣濃厚,”研究共同作者、美國西南研究院(Southwest Research Institute,SwRI)的科學家邁克爾·波斯頓(Michael Poston)說,“當你把水分子裂解時,你會得到氧氣和氫氣,二者都是可呼吸空氣和火箭燃料的重要成分。羥基(OH)相對水而言更具有反應活性,在對月球研究站的支持上不如水有吸引力。”
當受到太陽光加熱時,月球所發射和反射的光線會混合在一起。而且,月球表面會反射來自太陽的紅外光。為了表征月球水的測量結果,研究人員發明了一種新方法來整合溫度信息,從而在本質上將月球的反射光和發射光分離開來。
科學家利用一個模型,以及基于月球輻射計實驗(piner Lunar Radiometer Experiment,搭載于美國航空航天局的月球勘測軌道飛行器上)所測量數據制成的詳細月表溫度地圖,與此前從月球礦物質繪圖儀(Moon Mineralogy Mapper,為印度月船1號探測器提供的一臺紅外光譜儀)所采集的數據進行整合。
研究結果顯示月球表面水的分布更加廣泛,而且相對穩定,意味著這些水源可能是以氫氧根(或稱羥基)的形式存在。羥基由1個氧原子和1個氫原子組成,比水分子更具有反應活性。羥基很可能是從礦物質中被析取出來的,因為在化學上它會與其他分子結合,本身無法存在很長時間。
“通過對月表水或氫氧根的移動方式加以限制,我們就可以控制到達極地冷阱的水量,”波斯頓說,“下一步是確定這些是水還是氫氧根,或者二者的混合物,以及它們來自哪里。是來源于外界,比如彗星或小行星撞擊?還是來源于月球本身的內部過程,比如古代的火山活動?又或者,這有沒有可能是一個正在進行中的過程,是太陽風與月球物質反應產生了氫氧根或水分子?”
想要解答這些科學問題,還需要進行更多的探測任務和更深入的研究。此項研究的結果發表在近期的《自然-地球科學》(Nature Geoscience)期刊上。
本文標題:月球水源或不易獲取,該如何合理利用呢?
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