NASA最新發現:月球長年受太陽照射表面竟含水!未來太空人可飲用

劉俞妗
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最新研究發現,月球長年接受陽光照射的表面,也存在水分子,這表示水在月球上可能比以往推測還要普遍。另外,水也會是NASA最新登月計畫阿提米絲(Artemis)的寶貴資源。

根據有線電視新聞網(CNN),美國航太總署(NASA)26日召開記者會,分享同日發表在國際期刊《自然天文學》(Nature Astronomy)的2份研究報告。研究者發現,月球表面蘊藏的水可能超越過往想像,就算是長年接受陽光照射的地區也存在水分子,而極區的撞擊坑裡則有大量的冰,月球表面的水,對未來NASA太空計畫部屬和新實驗來說是關鍵的資源。

月球南極(Wikipedia / Public Domain)
月球南極(Wikipedia / Public Domain)

月球南極(Wikipedia / Public Domain)

月球日照區也有水分子,挑戰過往月球知識

《SOFIA在月球太陽照射區探測到水分子》(Molecular Water Detected on the Sunlit Moon by SOFIA),由NASA戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的研究員霍尼博(Casey Honniball)領導,透過同溫層紅外線天文台(SOFIA)在月球表面發現水分子。SOFIA則是由一架波音747SP改裝的高空天文台,搭載直徑2.7公尺的反射望遠鏡,從離地約13.7公里的高空,避開99%的大氣層阻擾進行太空觀測。

NASA科學任務局(Science Mission Directorate)天體物理處主任赫茲(Paul Hertz)在記者會上表示,過去科學家推測月球日照區、南極附近可能有水存在,「現在我們知道那是真的。這項發現挑戰了我們對月球表面的認識,也促使我們探究深太空探索需要的資源」。

霍尼博研究團隊找到方法辨別水分子和相似的羥基(hydroxyl),確認在月球正面南半球高緯地區的克拉維斯環形山(Clavius)存在水分子。這些水分子位於天然玻璃內或月面粒子之間,得以抵禦月球的極端環境。月球表面含水量在100至400ppm之間,或者約等於一瓶12盎司(約340公克)的液態水。NASA指出,月球表面的水量約為撒哈拉沙漠的百分之一。

新的研究成果又激起更多疑問:月球表面的水如何形成?又是如何留存?霍尼博表示,「月球沒有足夠的大氣層,太陽照射區的水本應逃逸到太空中,但是我們看到這些水了。一定有什麼東西產生這些水,並且困住它。」水可能來自落至月面的微隕石(micrometeorite),也可能是太陽風帶來的氫與土壤中含氧的礦物合成羥基,再受到微隕石撞擊產生水。

加州的NASA埃姆斯研究中心 (Ames Research Center)SOFIA計畫科學家朗瓦拉(Naseem Rangwala)表示,一開始他們並不確定SOFIA能否提供可靠的數據,但成果令他們驚豔,「現在我們知道我們辦得到,且計畫更多次SOFIA航行做更多觀測」。

接下來的SOFIA研究會在月球的其他日照區尋找水,這會幫助科學家釐清水是如何產生、如何儲存,又如何在月球表面移動,NASA也能試圖取用月球的水資源應用在太空任務。此外,揮發物調查極地探測車(VIPER)2022年登上月球後,會收集數據、製作第一份月球水源地圖。

月表永久陰影區超低溫,蘊藏大量冰

另一項研究《月球的微型冷阱》(Micro Cold Traps on the Moon)由科羅拉多大學波德分校(University of Colorado Boulder)天體物理學者海恩(Paul Hayne)領導,團隊分析月球勘測軌道飛行器(LRO)的資訊,分析冷阱(cold trap)內蘊藏的水。LRO是2009年發射升空的無人飛船,沿月球軌道繞行,提供月面地圖等資料,科學家也用其評估未來載人太空船的登陸點。在極低溫的冷阱,水維持冰的型態。

冷阱是月表數十億年都被陰影壟罩的區域,尺寸可以是數公分或數公里。月球的極區存在大量的小冷阱,永久被藏在陰影裡,溫度非常低,可達攝氏零下243度。這些小冷阱蘊藏的冰總量,會是大型冷阱的數百到數千倍。海恩說:「想像你站在月球極區附近,你會看見到處都是陰影,它們可能裝滿了冰。」他指出,極區的撞擊坑數十億年不見陽光,在這些區域的冷阱裡,冰就像岩石一樣,幾乎不會流動。

月球。(美聯社)
月球。(美聯社)

月球。(美聯社)

研究團隊利用LRO數據建模,指出月球表面就像高爾夫球。他們估計,月球表面大大小小的冷阱總面積可達3.9萬平方公里,過往研究提出的數字則不到一半。海恩表示,如果他們的數據是對的,NASA在月球用水可以更方面,可以喝,也可以用作火箭燃料。

了解月球表面的水量,可以讓太空船少運送一些水,省下許多經費和空間。NASA人類探索與營運任務部首席科學家布利契(Jacob Bleacher)表示:「如果我們可以利用月球上的資源,那我們可以少帶一點水,帶多一點設備進行新的實驗。」

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