研究人員首次繪製了月球土壤中水分布的全球地圖

來自布朗大學的科學家們繪製了第一個月球土壤最上層的水分子圖譜，可能對未來的月球探險者有用。

這項研究發表在《科學進展》(Science Advances)上，是基於2009年首次發現的水和一種相關的分子-羥基，羥基是由一個氫原子和一個氧原子組成的原子團,再加上一個氫原子就變成了水分子，廣泛存在於月球土壤中。這項最新研究使用了美國宇航局月球礦物學製圖儀(Moon Mineralogy Mapper)的最新校準數據，該儀器是在印度的chandrayaan - 1探測器上，用來量化月球範圍內的水量。

這項研究的主要作者、布朗大學(Brown University)博士生、現為夏威夷大學(University of Hawaii)博士後研究員的帥里(Shuai Li)說:「月球表面幾乎到處都有水的特徵，不像以前報道的那樣局限在極地地區。」「水的數量增加到極點，在不同的地形之間沒有顯著的差異。」

在高緯度地區，水的濃度達到百萬分之500到750ppm的最高平均水平。這比在地球上最乾旱的沙漠中發現的要少，但也不是什麼都沒有。

「這是月球表面存在水的路線圖，」布朗大學副教授拉爾夫·米利肯(Ralph Milliken)說。「現在我們有了這些定量的地圖，顯示了水的位置和數量，我們可以開始思考這些水是否值得抽取，不管是用作宇航員的飲用水還是用來生產燃料。」

研究人員說，水在月球上分布的方式提供了其來源的線索。分布基本上是均勻的，而不是斑點，濃度逐漸下降到赤道。雖然這項研究中繪製的大部分水可以歸因於太陽風，但也有例外。例如，研究人員在月球赤道附近的月球火山沉積物中發現的水含量高於平均值，這些局部沉積物中的水並非來自太陽風，而是來自於月球地幔深處，噴發到月球岩漿表面。

研究還發現，在陰曆的時候水的濃度會發生變化，從早上和晚上的濕潤到大約在中午時分的近乎乾燥。這種波動可高達百萬分之200ppm。

「我們不知道這種漲落的機制是什麼，但它告訴我們，目前月球土壤中的水形成過程是活躍的。」米利肯說。「這增加了水在提取後可能重新積聚的可能性，但我們需要更好地了解其原因，以及這是如何發生的，重新積聚的時間尺度。」

Li說，實驗室研究可能有助於更好地理解這類過程。「我們希望這能促使實驗室繼續進行行星群落實驗，以了解太陽風與月球土壤的相互作用，以及在這些相對較短的時間尺度上，水如何在月球表面遷移的可能機制。」

儘管這張新地圖很有用，但它們仍有許多關於月球水的未解之謎。為這項研究提供數據的月球礦物學製圖儀，測量了月球表面反射的光。這意味著它不能在陽光不能到達的永久陰影的地方尋找水源。許多科學家認為，這些永久性的陰影區域，比如月球極地區域的撞擊坑，可以儲存大量的沉積物或水冰。

「這些冰層可能確實存在，」Milliken說，「但因為它們在陰影區域，我們不能很容易地使用這些數據來確認。」

研究中所繪製的水的深度也不太清楚。Milliken說:「我們只測到毫米以上的土壤，不能確定地下的含水量是什麼樣的。」「水深的分布與水的實際儲量有很大的影響。」

儘管如此，研究人員說，這項研究為思考月球水資源如何利用提供了一個良好的起點。

「提取是否可行還有待觀察，但這些結果告訴我們，月球表面上的水可供應的範圍是什麼，所以我們可以開始考慮我們可能想要去哪裡獲取它，以及這樣做是否有經濟意義。」

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