IT之家 4 月 27 日消息，未來(lái)月球探索任務(wù)的宇航員或許比預(yù)期更容易獲取水資源。一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)表明，太陽(yáng)風(fēng)可能正在持續(xù)補(bǔ)充月球表面的水資源。
由于月球缺乏類似地球的磁場(chǎng)，其表面一直暴露在來(lái)自太陽(yáng)的高能粒子轟擊之下，這些粒子構(gòu)成了所謂的太陽(yáng)風(fēng)。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們基于計(jì)算機(jī)模擬推測(cè)，太陽(yáng)風(fēng)有助于在月球表面形成水的成分。
這些高速粒子主要由帶正電的氫離子組成，它們捕獲月球表面的電子后變成氫原子。新形成的氫原子隨后穿過(guò)月球表面的塵土和巖石風(fēng)化層，與氧結(jié)合形成羥基和水分子，這些分子通常集中在月球兩極的永久陰影區(qū)域。然而，這些成分的自然循環(huán)和可再生性此前一直不明確。
為了揭開(kāi)這一過(guò)程的奧秘，美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的行星科學(xué)家 Li Hsia Yeo 領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，觀察模擬太陽(yáng)風(fēng)對(duì)阿波羅 17 號(hào)任務(wù)帶回地球的兩份松散風(fēng)化層樣本的影響。
據(jù)IT之家了解，其中一份樣本取自被稱為韋塞克斯裂谷（Wessex Cleft）的疤痕狀壕溝，另一份取自南馬斯（South Massif）一個(gè)年輕隕石坑邊緣的底部。為了去除這些 50 年歷史的樣本自返回地球以來(lái)可能吸收的地球水分，Li Hsia Yeo 和她的團(tuán)隊(duì)將樣本在真空爐中烘焙了一整夜。為了模擬月球環(huán)境，研究人員制作了一個(gè)定制裝置，包括一個(gè)真空室（樣本被放置其中）和一個(gè)微型粒子加速器，科學(xué)家們用它來(lái)轟擊樣本，持續(xù)數(shù)天。
“設(shè)計(jì)該儀器的組件并讓它們都能裝進(jìn)里面，花了很長(zhǎng)時(shí)間，經(jīng)過(guò)了多次迭代，”與 Li Hsia Yeo 共同領(lǐng)導(dǎo)該實(shí)驗(yàn)的戈達(dá)德研究科學(xué)家杰森?麥萊恩（Jason McLain）在一份聲明中表示，“但這是值得的，因?yàn)槲覀兣懦怂锌赡艿奈廴驹春?，證實(shí)了這個(gè)關(guān)于太陽(yáng)風(fēng)的數(shù)十年來(lái)一直存在的想法是正確的。”
對(duì)樣本化學(xué)成分隨時(shí)間變化的分析顯示，在水吸收能量的紅外區(qū)域（接近 3 微米）的同一位置，光信號(hào)有所下降。這表明由于模擬太陽(yáng)風(fēng)的作用，羥基和水分子得以形成，從而證實(shí)了長(zhǎng)期存在的理論。
研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，將樣本加熱到月球白晝一側(cè)的典型溫度 —— 大約 126 攝氏度，并持續(xù) 24 小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致這些與水相關(guān)的分子減少。但當(dāng)樣本冷卻 24 小時(shí)后，再次用模擬太陽(yáng)風(fēng)轟擊，與水相關(guān)的特征又重新出現(xiàn)。這一循環(huán)表明，太陽(yáng)風(fēng)正在持續(xù)補(bǔ)充月球表面的少量水資源。
“令人興奮的是，僅憑月球土壤和太陽(yáng)提供的基本成分 —— 氫（太陽(yáng)一直在釋放氫）—— 就有可能創(chuàng)造水，”Li Hsia Yeo 在聲明中表示，“這是令人難以置信的?！?/p>
值得一提的是，此前的月球任務(wù)觀測(cè)就發(fā)現(xiàn)月球稀薄的大氣中存在大量氫氣?？茖W(xué)家們懷疑，太陽(yáng)風(fēng)驅(qū)動(dòng)的加熱促進(jìn)了月球表面氫原子結(jié)合成氫氣，隨后逸散到太空。
這項(xiàng)新研究表明，這一過(guò)程還有一個(gè)意外的好處。剩余的氧原子可以與太陽(yáng)風(fēng)反復(fù)轟擊形成的氫原子結(jié)合，為月球上可再生的水形成做好準(zhǔn)備。
這些發(fā)現(xiàn)有助于評(píng)估月球水資源的可持續(xù)性，因?yàn)樗Y源對(duì)于生命支持以及作為火箭推進(jìn)劑都至關(guān)重要。
該團(tuán)隊(duì)的研究成果已于 3 月發(fā)表在《JGR Planets》期刊上。
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