誰在保護月球上的水冰？

月球上的沙克爾頓環形山，因太陽永遠照不到此處，其中可能有冰。圖片來源：美國宇航局/戈達德太空飛行中心

“這真的很令人興奮。”未參加這項研究的美國宇航局前首席科學家Jim Green說，“它讓這些地方變得更加讓人著迷。”

數百個極地隕石坑處于永久陰影中，這是因為月球對太陽的傾斜度很小，為1.5°，而地球為23.4°。太陽永遠不會從隕石坑周邊升起，因此將溫度保持在-250攝氏度。在一些坑中，航天器上的雷達儀器檢測到了水冰的反射特征，這可能是彗星撞擊造成的。

2018年，科學家利用印度“月船1號”月球探測器上的儀器，報告了極地冰分子是如何吸收紅外光的測量結果。這是迄今最確鑿的證據之一。

然而，解釋冰的存在一直是個挑戰。雖然太陽光不能抵達隕石坑，但太陽風可以。這些帶電粒子可以在被稱為“濺射”的過程中，一個分子一個分子地破壞冰。

未參加這項研究的夏威夷大學馬諾阿分校行星科學家Paul Lucey說，“它具有高度腐蝕性。這些冰將在幾百萬年內消失。”

亞利桑那大學行星科學家Lon Hood和同事現在確認了為什么冰會一直存在。近日在休斯頓舉行的月球與行星科學會議上，他們發表了一項研究，表明月球古代遺留下來的磁異常可能保護著這些隕石坑。

“這些異常現象可以使太陽風偏轉。”Hood說，“我們認為，它們在屏蔽永久陰影區域方面可能非常重要。”

自從1971年和1972年阿波羅15號和16號任務以來，研究人員就已經知道了這些異常現象，當時宇航員測量了有異常磁場強度的區域。目前已知一些異常區域的直徑可達數百公里。

盡管它們的起源仍有爭議，但有一種可能性是，它們是在40多億年前月球有磁場、富含鐵的小行星撞擊其表面時產生的。由此產生的熔融材料可能已被永久磁化。

人們認為，在月球表面存在數千種異常現象，但Hood利用日本“月亮女神號”月球探測器的數據詳細繪制了南極的異常。他發現至少兩個異常的永久陰影隕石坑——Sverdrup和Shoemaker，而且可能還有更多。盡管殘余磁場僅為地球的數千分之一，但它們足以偏轉太陽風。

已知異常的隕石坑可能成為科學研究和探索的主要目標。美國宇航局已經計劃在明年發射名為“毒蛇”的探測器前往月球南極地區。作為阿爾忒彌斯計劃的一部分，該機構打算在本十年晚些時候將人類送往那里。對冰的研究可以揭示它是如何輸送的，這反過來可能會揭示地球是如何獲得水的。

目前需要更多數據證實這些磁場的保護作用。Hood希望在隕石坑表面放置一個太陽風儀器，可以測量通過隕石坑邊緣的帶電粒子。“我們還需要收集樣本，并確定什么被磁化了。”

但目前沒有這類任務的計劃。考慮到許多太空機構重新關注月球，Lucey認為，這些含冰隕石坑的神秘性需要加以研究。“為什么有的地方結冰，有的地方不結冰？” Lucey說，“需要研究這些磁場，作出一種可能的解釋。”

來源：中國科學報