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冰冷的月坑中,或许存在可利用的水冰资源

2020-02-17 点击:1340

《科技日报》记者华玲

月亮一直有许多谜团要解开。

最近,在旧金山举行的美国地球物理联盟(AGU)秋季会议上,行星科学家对月球两极永久阴影区陨石坑中的化学物质以及利用这些化学物质所需的基本条件提出了新的观点。研究人员表示,这项研究可以帮助科学家了解这些化学物质是否会成为未来月球任务的潜在资源。

这些化学物质是如何在这些陨石坑中生存的?我们真的能利用它吗?这些潜在的可用资源对人类探索月球意味着什么?《科技日报》记者就相关问题采访了中国科学院国家天文台研究员郑永春。

天总是黑的,陨石坑就像“冰箱”

“由于月球独特的旋转和倾斜角度,阳光直接照射在它的赤道位置,这使得月球极地的许多陨石坑“被冷落”,有些甚至常年不见阳光,永远被寒冷的黑暗吞没,就像“冰箱”,它们被称为冷阱。”郑永春说。

这些位于月球极地的冷阱是彗星和小行星撞击数十亿年后留下的“伤疤”。彗星的撞击可能会在月球上留下水蒸气、二氧化碳、甲烷和其他物质。由于月球没有地球大气层的保护,大部分化学物质会在太阳下分解并逃逸到太空。然而,如果这些化学物质最终进入月球极地的冷阱,它们可能逃脱蒸发的命运,并被冻结数十亿年。

因此,科学家推测,在极低的温度条件下,永久阴影区有有机物、水、冰和其他化学物质。然而,目前探测结果是通过遥感获得的,没有进行实地采样。因此,这些化学物质是否存在以及它们的含量有多高仍有待进一步证实。

十多年来,美国国家航空航天局的月球侦察轨道器(LRO)一直在测量微弱的紫外线反射的信号,这些紫外线来自太空中的恒星和氢,进入月球的冷阱。2019年,科学家们研究了名为福斯提尼的陨石坑的反射数据,发现反射信号的突然变化与冰有关,冰也认为这可能表明二氧化碳的存在。

利用LRO收集的相关数据,并考虑到分子在到达冷阱之前被分解的可能性,研究人员建立了一个模型来模拟和研究有多少二氧化碳将进入冷阱。研究结果显示,15%-20%的二氧化碳最终会落入冷阱,这高于之前的预测数据。考虑到相对较小的冷阱面积,这个结果令人惊讶。

很难开发和利用

一些专家说知道这些化学物质和冷阱的具体信息可能会把它们作为一种潜在的资源。如果人类在月球上定居,他们可以被用作水或燃料。然而,与地球不同,月球长时间暴露在太空辐射下。有可能利用月球的资源吗?

郑永春说:“月球上的化学物质储存在深坑里,因为那里的温度低,不会挥发。太空辐射可以分解蛋白质和氨基酸等复杂的有机物质,但对干冰和水冰等化学物质没有影响,因此可以长期保存。它们是人类为了在月球上长期生存而需要开发和利用的重要资源。毕竟,从地球上运输类似的资源太昂贵了。”

就目前人类科技水平而言,月球上的资源真的能被开发和利用吗?郑永春说,与其他地方不同,月球的极地地区不仅有极地白天和极地夜晚的现象,而且阳光不垂直照射。虽然温度很低,但日变化相对平缓,有利于检测仪器长期稳定运行。然而,月球极地的冷阱温度极低,且始终处于阴影区,勘探仪器采集资源极其困难,许多技术问题需要解决。此外,由于月球水冰资源主要存在于月球土壤中,形式复杂(混合水、结合水、深埋冰块等)。),他们是

郑永春进一步介绍说,月球极地资源的开发利用主要包括月球极地地区水冰等易挥发资源的识别、含有易挥发物质的月球土壤的收集,以及加热提取、冷凝收集、易挥发物质的分解和转化等一系列技术环节。与此同时,在月球的极端环境中开发和利用水冰和挥发性物质资源面临着许多工程和技术问题。如何找到合理的技术途径和方法,结合月球极地的极端低温和缺乏光照,将是开发利用月球极地水冰资源的关键。

水冰资源作为深空探测活动,特别是载人探测活动的重要材料和能源,其应用贯穿于推进能源和可再生生命支持系统的主要子系统和关键技术环节,其重要性不言而喻。郑永春强调,月球极地地区蕴藏着最丰富的水、冰等物质资源,将是世界各国月球基地建设和长期运行的首选,也是未来载人登月活动的重要目标。因此,开发利用月球极地资源,特别是水和冰资源,将成为近期月球探测活动的研究重点。

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