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月球之水,可望难求

admin  发表于 2017年09月26日

对于那些幻想着在月球上建设欣欣向荣的人类村落的人们而言,在月球两极发现大片的冰块无疑将是绝好消息。将大冰块从月球表面切割下来融化成水,然后就可以饮用或者用于灌溉植物和制作火箭燃料。唉,可惜这一美好梦想破灭了。根据波多黎各阿雷西博(Arecibo)天文台的月球观测结果显示,未来的月球殖民者必须面对的是,月球土壤中只有一些零星的小冰品。

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由史密森学会地球与行星研究中心的Bruce A. Campbell领导的阿雷西博研究小组,采用70厘米波长的雷达电波来探测月球表面之下冰的踪迹,探测深度可达到所有先前研究的5倍。Campbell介绍说:“我们只不过希望不要错过任何线索”。

长期以来,科学家一直怀疑在月球两极附近环形山的土壤深层存在着某种形态的冰。在两极地区,照射到月球表面的太阳光线与水平面的夹角不超过2度,这样就使得大片区域被长长的阴影遮盖,永久地处于黑暗当中。当飘荡在空中的水分子到达这些地方时,立即就在摄氏零下225度的低温环境下凝结成固态。

对于上世纪90年代后期探测数据的各种矛盾解释,说明存在着一种可能性,即在这些所谓的冷阱中存在着类似冰川的沉积物。科学家对他们看到的较强雷达反射的含义仍然有争议,这既可能是存在厚冰块的证据,也可能是来自典型的环形山倾斜、崎岖地形的反射。争议不大的是1998年所公布的“月球勘探者”(Lunar Prospector)号太空船在月球两极的黑暗地区探测到大景明显的氢元素,估计是来自于水。但是这些早期调查只探测到月球表面土壤中一、两米的深度。

Campbell的研究小组利用阿雷西博雷达探测了月球北极的几座小环形山以及位于南极的Shoemaker和Faustini环形山,电波可以深入到月球表面以下5米多,但天文台只检测到很弱的雷达反射波,研究人员得出结论,认为电波遇到的肯定只是月球的岩石和尘土,因而才将电波大部分吸收了。

Campbell承认,他对于没有找到厚冰块感到非常失望,但是同时指出,他们的探测结果绝不是意味着月球上没有冰。他解释说,如果月球土壤成份中冰晶的常见体积只有高尔夫球般大小,雷达便探测不到它们。问题在于,这些冰晶也许只有雪片般大小或者甚至更小,与挖掘大块冰相比,从其他月球物质中提取这些小冰晶要困难得多而且代价昂贵。

如果能够在距离地面两米以下发现大冰块,那么月球冰的总量将远远超过目前100亿吨左右的最佳估计值。这个数字听上去很大,但是据位于亚利桑那州图森(Tucson)的月球研究协会的创始人和主任Alan B. Binder介绍,它实际上只有大约一个小湖的储水量。Binder认为,探访月球者们将难以抉择如何储存这些极其有限的资源。

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一些研究人员坚持认为,在人们没有看到的地方可能存在大冰块。2003年,约翰·霍普金斯大学的物理学家Ben Bussey及其同事报吿称,月球冷阱所覆盖的区域可能是先前估计的两倍。Bussey认为,实心大冰块还可能存在于许多从地球上观测不到的撞击环形山的表面之下。

似乎没有人反对接下来应当展开进一步观测。美国航空航天局已经在考虑一项计划,探查被阴影覆盖的环形山表面并采集土壤样本。而且,由于中国和布什政府都在讨论雄心勃勃的载人登月计划,宇航员将有机会亲自去看个究竟。

[柯江华/译 赵庚新/校]


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