巧寻月球水源

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-04-04 09:49:30 | 作者: | 来源: | 浏览:1981次 ]

原文标题: Crafty Tricks for Finding Moon Water

作者:Dr. Tony Phillips    原文来自:http://science.nasa.gov/     Posted: 2008. 3. 27

编译:Melipal    审校:Linq (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。)

2008年3月6日:遍布环形山的 明灰色山峦比麦金利山还要高。可以填进数个大峡谷的 环形山深渊。

新近的 月球南极雷达图象揭示出的 是参差的 戏剧性地貌,也许有朝一日宇航员会将这里唤作家园。但可惜的 是,雷达图象并不能提供关于水冰的 任何新信息,而正是水冰可以让月球极地的 生活更为容易。

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地球上所见的 月球南极。更多请点击

月球极地是否有水冰存在的 线索还要等待名为月球勘测轨道器(Lunar Reconnaissance Orbiter or,LRO)的 自动飞船来揭示。当下NASA戈达德太空飞行中心的 工程师们正在一个个地接收人工递送的 科研仪器,并将其组装到探测器上。探测器预计将于今年年底发射。

该机构对太空探测的 预想是要在2020年前让人类重返月球,并在随后建立有人的 月球前哨站。LRO是一系 列自动探测器中的 第一架,将收集月球地形、辐射环境、温度以及化学组分的 关键数据,这些都是NASA的 科学家为计划载人任务所需要的 。

在LRO环绕月球运行的 1年间,探测器将向科学家提供空气的 数据,告诉他们在月表之下的 某处是否藏匿着水冰。

月球的 大部分区域都是完全干燥的 。表面温度在月球的 白天可以超过100摄氏度,这样的 温度会让水或者冰很快沸腾并挥发掉,而月球的 引力场太弱,不足以束缚住向逃逸太空的 水蒸汽。如果冻结的 水存在,只能分布在2.5英里深的 环形山深渊中。这样的 环形山中,某些地方终年处在阴影里,因此那里的 温度骤减到了华氏零下400度(摄氏零下240度)。哪怕是在月球上,这一温度也低到足以维系 水冰的 程度了。

除却作为引用水的 现成来源,邻近的 水冰储藏还能提供更多。月球农场主可以用水来灌溉植物,获取食品。将水分子利用太阳能电池板电解可以产生氧气,补给前哨站的 空气。它还可以生产氢气,这是宇航员返航工具的 绝佳火箭燃料。(航天飞机主引擎的 燃料是液氢。)

以往自动探测器的 诱人线索表明,这些环型山中储存的 水冰可能多达1立方公里。20世纪90年代的 克莱门汀号探测器与月球勘探者号都发现了月球极区环形山内存在水(至少是某些含氢化合物)的 间接证据。不过可惜的 是,数据仍带有不确定性。

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月球勘探者号所得的 月球南极图,蓝色部分表明可能存在的 水或其他富氢化合物。更多请点击

Alan Stern说:“LRO的 任务正是确定这一点。”他是华盛顿特区NASA总部的 科学任务理事会负责人。

然而从月面之上50千米高的 轨道上确认冰的 存在将是巧妙的 事情。LRO的 4台科学仪器将搜寻水冰存在的 不同线索。NASA的 LRO任务科学家Richard Vondrak说,如果这4架仪器都在同样的 地点指示出了冰的 存在,这里水冰的 确实存在将是具有说服力的 。Vondrak说道:“我希望LRO最终能一了百了地回答水冰是否在月球极地存在的 问题。”

要检验水冰是否存在于环形山深渊之中,最容易的 办法就是直接去看。但由于没有明亮的 蓝天白云的 散射光,月球上的 阴影要比地球上的 更为尖锐黑暗。

为窥视墨黑色的 环形山内部,LRO会利用不同的 光源:星 光。LRO搭载的 一台设备实际上可以“看”到月表反射的 星 光。这是因为这台名为赖曼阿尔法测绘计划(LAMP)的 仪器探测的 是紫外光。在某些紫外波段上,遥远的 恒星 会相对明亮些。而额外的 好处是,水冰将在反射紫外线的 光谱中产生独特的 标记——这是有助于确认水的 存在的 光谱“指纹”。

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艺术家笔下工作中的 LRO。更多请点击

此外,LRO携带的 一台激光器可以暂时照亮月表的 小斑。激光脉冲的 目的 实际上是测绘月表的 等高线图,不过名为月球轨道激光高度计(Lunar Orbiter Laser Altimeter,LOLA)的 传感器同样也可以测量反射激光的 亮度。如果来自永久黑暗的 环形山中的 反光比其他地方的 更亮,这就意味着冰晶存在于斯。

月球土壤中的 冰晶还会产生另一有趣的 效应:它们会吸收中子。

月球沐浴在深空高能宇宙线中,当这些粒子撞击月面时,可以产生中子,中子将流回太空。LRO携带有中子探测器,名为月球勘探中子探测器(Lunar Exploration Neutron Detector,LEND)。如果LRO飞过黑暗环形山中大面积的 含冰土壤斑块上空,LEND可以记录下方辐射的 中子数目减弱。

而最后一项检验手段是,LRO备有某种名为预言者(Diviner)的 温度计。这架设备可以测绘出月表大范围的 温度变化,其中包括永久处在阴影中的 环形山。哪怕其他3台仪器都表明水冰在某环形山中存在,必须同时由预言者证明,这里的 温度足够低,不至于让冰挥发。

如果LRO确实在寒冷黑暗的 环形山中发现了潜藏着的 水冰,这将成为迄今在业已惊人的 月表上发现的 最引人注目的 特征。

(全文完)

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责任编辑:zhoumeichun

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