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未来将探访月球两极!那里的水冰有多重要?

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作者 | 小小

出品 | 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163) 

未来三年内,至少将有八艘来自俄罗斯、印度、中国、日本和美国的航天器着陆在月球表面,并开始探索月球上最具科学吸引力但又最敏感的区域,比如月球两极。研究人员对冻结在月球陨石坑中的水冰很感兴趣,但他们也担心,人类的探测器如此频繁的造访可能会污染水冰。


图1:NASA月球表面钻探极地探险车(VIPER)的艺术渲染图,它配有1米长的钻头来开采月球表面以下的冰

出于各种原因,月球上的水冰对科学家们来说很重要。有些人希望分析其原始样本,以解开数十亿年前地球和月球如何以及何时存积水的线索。有人则想开采这些冰,作为未来月球基地火箭的燃料。

不过,科学家们现在面临着一个两难的选择:是应该立即开始挖掘水冰并将其转化为燃料,还是缓慢推进以小心地保护存于冰中的科学记录?美国地球科学家克莱夫·尼尔(Clive Neal)说:“有些科学家认为我们不能靠近水冰,因为那会毁了它,其他人则呼吁应立即开采。”

美国国家科学、工程和医学研究院(NASEM)认为,为了有效地探索月球两极,太空机构需要优先考虑他们想要从月球两极获得什么。国际空间研究委员会(COSPAR)也在评估情况,并将在未来几个月决定是否为航天器登月发布新的指导。NASA正在等待COSPAR的决定,然后确定如何以负责任的方式造访月球。

到目前为止,从来没有航天器直接探测过月球两极以及保存在那里的水冰。嫦娥六号可能会访问月球南极,挖起水冰和岩石,并最早在2023年将它们送回地球。日本、印度、俄罗斯和欧洲也在讨论前往月球南极进行探索。NASA正准备执行以两极为重点的登月任务,包括2022年向南极发射两个着陆器,在2023年发射更大的探测器VIPER,使用1米长的钻头去挖冰。

当50年前阿波罗宇航员首次登上月球时,没人担心这可能污染月球的水冰,因为当时的研究人员认为月球极度干燥。但在过去十年间,科学家们已经意识到月球许多地方都有水,包括冻结在黑暗极地陨石坑中的水冰。这些水都可能是富含水的小行星或彗星撞击表面到达月球的,也有些可能来自月球内部。无论其来源如何,月球上的水都保存着关键的科学信息。 


图2:月球北极和南极图显示,这些地方的水冰最容易开采

月球两极陨石坑内的冰已经存在了数十亿年,不仅记录了月球的早期历史,或许也记录了地球的早期历史。NASA艾姆斯研究中心的行星科学家阿里尔·多伊奇(Ariel Deutsch)说:“月球水的历史为太阳系如何随时间演变提供了很多线索。”

由于月球水冰的重要性,许多研究人员对如何探索它持谨慎态度。值得注意的是,有些人在研究火箭尾气对水冰可能产生的污染影响。模拟表明,火箭释放的水会扩散到月球周围,并在暗面冻结。由此推测,月球极地冰层已经被过去的探月行动所污染。

COSPAR要求探月任务需要保留所有有机材料的清单,如碳复合材料、油漆和粘合剂等。拥有这样的清单有助于缓解人们对月球污染的担忧,因为它确切地告诉科学家哪些人造材料进入了月球环境。将来,这份清单可能囊括从火箭或生命维持系统排放的气体。 

不过,很多科学家并不太担心污染问题,因为火箭尾气产生的水蒸气只会在月球表面的最上面沉淀薄薄的一层,所以我们仍然可以轻松挖到未被污染的冰。 

其他人提出了几个保护月球水冰的想法,比如保留月球的南极或北极用于科学研究,同时开放另一极用于采矿和探索。另一种方法是将某些冰封的陨石坑划为禁区,毕竟月球上有很多这样的陨石坑,而且并不是所有的陨石坑都需要探索。(小小)

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