尽管它靠近一颗非常蓝色的行星,但地球的月球似乎完全干燥,阿波罗任务返回的样本几乎没有水。但近年来,一些研究发现了月球上某些地方似乎有水存在,尽管证据并不总是决定性的。
今天,美国国家航空航天局宣布,它已经使用空中天文台在意想不到的地方发现了清晰的水迹象。但水的形式可能会使获取它变得更加困难。另外,对水可能更容易到达的地点的分析表明,潜在的水库比我们之前怀疑的要多。
在没有大气层和低重力的情况下,月球不能附着在其表面的水上。当阳光第一次加热月球水时,它会形成水蒸气,最终逃逸到太空中。但月球上的一些区域,主要是靠近两极的区域,是永久性的阴影。那里的气温一直很低,冰可以无限期存活。而且,为了测试这种可能性,美国宇航局在月球南极附近的一个阴暗区域撞毁了一些硬件,并在碎片中发现了水蒸气。
事实上,从月球其他地方释放出来的水在逃逸到太空之前可以在那里凝结,可能会形成越来越多的冰。由于水将通过撞击小行星和彗星物质来输送,这很可能是一个持续的过程。
但我们不会指望这种情况会发生在任何暴露在阳光下的地区。在那里,任何水都应该被加热到足以将其驱动到大气中,这就解释了为什么从阿波罗任务返回的样本显示几乎没有水。
但数据中存在一定的模糊性。研究表明,存在一些类水物质,但不能区分水和一些矿物中可能存在的羟基(OH)。所以,我们不太确定我们在那里看到的是什么。
为了弄清这一点,美国宇航局求助于一个红外天文台,称它卡在一架747的后端,侧面挖了一个洞。747被称为红外天文平流层天文台(SOFIA),它将硬件带到了大部分大气层的上空。从那里,能够愉快地吸收一些索非亚上的望远镜设计来观察的红外光的分子要少得多。
索非亚的一台仪器对6微米范围内的波长很敏感(索非亚望远镜(FORCAST)的暗物红外相机)。这是至关重要的,因为虽然水可以在这个波长吸收和释放,但羟基不能。所以,这里检测到的任何东西都肯定是水。
研究人员观察了月球的两个区域,一个是赤道区域,另一个是靠近极点的区域。这使得他们可以使用赤道地区作为对照,那里阳光更充足,因此不太可能有水。极地地区,更有可能含有水,是实验。它有一个清晰而强烈的信号,与水相对应。几乎所有成像的区域都看到了重要性在2西格玛之间的水信号,其中20%的区域超过了4西格玛。(对于月球,该仪器可以解析1.5x5公里的表面斑块。)。
这篇新论文的作者估计,月球物质中的水丰度在每克100到400微克之间。然而,在一次新闻发布会上,NASA决定通过混合单位来给出一个可接近的值:它相当于每立方米月球材料平均含有12盎司瓶装水。
这很奇怪。该地区看到的阳光应该足以使任何水迅速被煮熟。水怎么还在那里?
作者的建议--目前这只是一种假设--是水已经被装在玻璃里了。与其想象一个12盎司的玻璃瓶,你更应该想到的是由撞击形成的杂乱无章的材料。对月球的一些影响将来自含水的材料,这些水将因撞击而蒸发。一些岩石和其他材料也会这样,尽管它们很快就会凝结成液体。当这种岩石液体冷却形成无序的玻璃状固体时,它会捕获一些水蒸气。
一旦被困在一些玻璃岩石中,这些水将不会受到加热和冷却循环的影响,而这些循环通常会将水从月球表面赶回,这就是为什么它一直停留在月球表面阳光充足的地方。
这也意味着到达水面将会困难得多。关于未来月球活动的许多想法都涉及到在月球表面收集水。但是,如果取水需要磨碎细小的玻璃颗粒,麻烦可能要大得多。
但同样,人们对月球水的关注并不在阳光充足的地区。取而代之的是,重点放在阴凉处可能会让水凝结成冰的地方。这就是第二篇论文的用武之地;它基本上列出了月球上所有可能的地点,这些地点足够冷,可以让冰保持稳定。我们的意思是所有的,甚至深入到考虑可能会产生小到一厘米的阴暗区域的粗糙表面。