2020年下一波飛往火星的機(jī)器人，可能會(huì)讓科學(xué)家們對(duì)這顆紅色行星有一個(gè)前所未有的了解。但在離我們地球更近的地方，也就是地球的衛(wèi)星月球上，仍然有許多謎團(tuán)有待解開。

在舊金山舉行的美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)（AGU）秋季會(huì)議上，行星科學(xué)家展示了對(duì)困在月球“永久黑暗”隕石坑中化學(xué)物質(zhì)的新見解，以及它們?cè)谀抢锸占璧臈l件。研究人員，這項(xiàng)研究可以幫助科學(xué)家了解這些化學(xué)物質(zhì)是否可能成為未來登月任務(wù)的潛在資源。

當(dāng)?shù)厍蚶@太陽運(yùn)行時(shí)，地球繞著它的軸線傾斜，這意味著在任何給定的時(shí)刻，地球的一極比另一極離太陽更近（這就解釋了為什么美國(guó)人去海灘，而澳大利亞人去睡覺）。但是月球不會(huì)像這樣傾斜，取而代之的是，月球兩極附近的隕石坑永遠(yuǎn)不會(huì)接收到任何陽光。這些隕石坑被永久地吞沒在寒冷的黑暗中，被恰當(dāng)?shù)胤Q為冷阱。月球隕石坑是幾十億年來撞擊彗星留下的傷疤，這些彗星是由水蒸氣、二氧化碳和甲烷等化合物組成。

如果沒有類似地球的大氣層保護(hù)，這些化學(xué)物質(zhì)中的大多數(shù)會(huì)在陽光下分解并逃逸到太空中。但是，如果這些化學(xué)物質(zhì)（因其低沸點(diǎn)而被稱為揮發(fā)物）最終進(jìn)入月球的冷阱，它們可能會(huì)被凍結(jié)數(shù)十億年。約翰霍普金斯大學(xué)的行星科學(xué)家戴娜·赫爾利(Dana Hurley)介紹了這項(xiàng)研究工作：了解揮發(fā)物和這些冷阱的清單，對(duì)于成為一種潛在的資源真的很有好處。如果人類曾經(jīng)在月球上定居，他們可以用水消費(fèi)，用甲烷作為燃料。

在一項(xiàng)新的研究中，海莉和同事研究了月球冷阱中揮發(fā)物收集的必要條件。識(shí)別冷阱中的揮發(fā)物很有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈兓\罩在黑暗中。十多年來，美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)的月球勘測(cè)軌道器(LRO)，一直在測(cè)量來自太空中恒星和氫氣的微弱紫外光，并將其反射到月球的冷阱上。2019年科學(xué)家們研究了名為福斯蒂尼(Faustini)隕石坑的反射數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)反射的突然變化對(duì)應(yīng)于冰，但研究人員認(rèn)為這可能表明有二氧化碳存在。

為了了解未知揮發(fā)物是二氧化碳的可能性，海利決定首先探索需要多少二氧化碳才能最終進(jìn)入冷阱。在月球某個(gè)地方釋放出的每一個(gè)二氧化碳分子，有多大比例通過了宮廷捕捉器并粘在了那里？利用美國(guó)宇航局月球勘測(cè)軌道器關(guān)于冷阱大小和溫度的數(shù)據(jù)，科學(xué)家進(jìn)行了一項(xiàng)名為蒙特卡洛模擬的概率分析，以確定有多少二氧化碳會(huì)進(jìn)入冷阱。通過釋放粒子，然后跟蹤它們的軌跡，同時(shí)還考慮到分子在到達(dá)冷阱之前被陽光分解的可能性。

模型預(yù)測(cè)，在月球釋放的所有二氧化碳中，任何地方都會(huì)有15%到20%最終落入冷阱。這比之前的預(yù)測(cè)要高，考慮到冷阱的表面積相對(duì)較小，這是一個(gè)相當(dāng)令人驚訝的結(jié)果。僅僅是知道寒冷地區(qū)的面積有多小，就能在那里得到這么多二氧化碳，這真的很有趣。接下來，研究人員計(jì)劃對(duì)甲烷和一氧化碳進(jìn)行類似的分析，更多關(guān)于揮發(fā)物的信息可以指導(dǎo)科學(xué)家研究冷阱，并有助于更好地理解我們地球的天伴。

博科園｜研究/來自：美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)/Zain Humayan

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普