SOFIA在阳光照射的月球表面发现水

NASA的平流层红外天文台(SOFIA)首次确认了月球阳光照射下的水。这一发现表明水可能分布在整个月球表面,而不仅限于阴凉的地方。

SOFIA在月球南半球的Clavius火山口(地球上可见的最大火山口之一)中检测到水分子(H 2 O)。先前对月球表面的观测发现了某种形式的氢,但无法区分水及其化学上的近亲羟基(OH)。来自该位置的数据显示,水被困在分布在月球表面的立方米土壤中,浓度为百万分之100至412(大约相当于一瓶12盎司的水)。研究结果发表在最新一期的《自然天文学》上。

“我们有迹象表明,H 2 O(我们知道的熟悉的水)可能存在于月球的阳光照射下,”位于华盛顿的NASA总部科学任务部天体物理处处长Paul Hertz说。“现在我们知道它的存在。这一发现挑战了我们对月球表面的理解,并提出了与深空探测有关的资源的有趣问题。”

相比之下,撒哈拉沙漠的水量是SOFIA在月球土壤中检测到的水量的100倍。尽管水量很少,但这一发现提出了新的问题,即如何产生水以及水如何在恶劣,无空气的月球表面上持续存在。

众所周知,水是深空珍贵的资源,也是生命的重要组成部分。所发现的水SOFIA是否容易获得作为资源使用尚待确定。根据NASA的Artemis计划,该机构急于在2024年将第一位女性和下一个人送入月球表面并在月底之前建立可持续的人类存在之前,全面了解月球上是否存在水。十年。

SOFIA的结果是建立在过去多年研究月球上水的研究基础上的。当阿波罗(Apollo)宇航员于1969年首次从月球返回时,它被认为是完全干燥的。在过去20年中,轨道和撞击器任务(例如NASA的月球陨石坑观测和感知卫星)确认了月球两极周围永久阴影的陨石坑中的冰块。同时,包括卡西尼号任务和深撞击彗星任务,以及印度航天研究组织的Chandrayaan-1任务在内的数种航天器,以及美国国家航空航天局的地面红外望远镜设施,都在月球表面上大范围观察,并发现了日冕器中存在水合作用的证据。地区。但是,这些任务无法确切地区分水的存在形式(H2O或OH)。

主要作者凯西·洪尼鲍尔说:“在SOFIA观测之前,我们知道存在某种水合作用。”她发表了她在檀香山毛诺阿夏威夷大学的研究生论文工作的结果。“但是我们不知道实际上有多少水分子,就像我们每天喝的水一样,或者更像是排水管清洁剂。”

SOFIA提供了一种看月球的新方法。这款经过改装的波音747SP喷气客机可在高达45,000英尺的高度上飞行,其直径为106英寸的望远镜可以到达地球大气层中99%以上的水蒸气,从而更清晰地观察红外宇宙。通过将其微弱物体红外CAmera用于SOFIA望远镜(FORCAST),SOFIA能够拾取水分子特有的特定波长(6.1微米),并在阳光明媚的Clavius火山口中发现了一个相对令人惊讶的浓度。

科学家在飞机上使用美国宇航局的望远镜,即平流层红外天文台,首次在月球的阳光照射下发现了水。SOFIA是经过改装的波音747SP飞机,它允许天文学家以地面望远镜无法实现的方式研究太阳系及其他系统。在克拉维斯陨石坑中发现了分子水H2O,这是月球南半球从地球上看到的最大陨石坑之一。这一发现表明,水可能分布在整个月球表面,而不仅限于阴凉的地方。图片来源:NASA / Ames研究中心

洪尼鲍尔说:“没有厚厚的大气层,阳光照射的月球表面上的水应该流失到太空中。”他现在是马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的博士后。“但是我们以某种方式看到了它。有些东西正在产生水,并且一定有一些东西将它困在那里。”

在这种水的输送或创造过程中,可能会发挥多种作用。落在月球表面的微陨石携带少量水,可能在撞击时使水沉积在月球表面。另一个可能性是可能存在一个两步过程,即太阳的太阳风将氢传递到月球表面,并与土壤中的含氧矿物质发生化学反应,从而产生羟基。同时,来自微陨石轰击的辐射可能会将羟基转化为水。

然后如何存储水(使水得以积累)也引起了一些有趣的问题。水可能会被捕获到土壤中的微小珠状结构中,这些结构是由微陨石撞击产生的高热量形成的。另一个可能性是,水可能被隐藏在月球土壤的颗粒之间,并被阳光遮蔽,这有可能使水比困在珠子状结构中的水更容易进入。

为了执行旨在观察遥远,昏暗物体(例如黑洞,星团和星系)的任务,SOFIA将聚光灯聚焦在距离地球最近,最明亮的邻居上,这与平时的工作背道而驰。望远镜操作员通常使用引导摄像机跟踪恒星,从而将望远镜稳定地锁定在其观测目标上。但是,月亮是如此的接近和明亮,以至于充满了引导相机的整个视野​​。由于没有可见的恒星,因此不清楚望远镜能否可靠地追踪月球。为了确定这一点,运营商于2018年8月决定尝试进行测试观察。

SOFIA项目的Naseem Rangwala表示:“实际上,这是SOFIA首次观察月球,我们甚至不确定是否会获得可靠的数据,但是有关月球水的问题迫使我们不得不尝试。加利福尼亚州硅谷的NASA艾姆斯研究中心的科学家。“令人难以置信的是,这项发现实质上是一项测试,而现在我们知道可以做到这一点,我们正计划进行更多的飞行以进行更多的观测。”

SOFIA的后续飞行将在其他阳光照射的地点以及月球的不同阶段寻找水,以了解有关水的生产,存储和运输过程的更多信息。这些数据将添加到未来的月球任务中,例如美国宇航局的“挥发研究极地探索漫游者”(VIPER),以创建首个月球水资源图,用于未来的人类太空探索。

在同一期《自然天文学》中,科学家们使用理论模型和美国宇航局的“月球侦察轨道”数据发表了一篇论文,指出水可能被困在小阴影中,温度保持在冰点以下,横越月球的距离超过了目前的预期。Ť

美国国家航空航天局人类探索与运营任务部首席勘探科学家雅各布·布莱切尔说:“水既是科学用途,也是我们的探索者的宝贵资源。” “如果我们可以利用月球上的资源,那么我们可以携带更少的水和更多的设备来帮助进行新的科学发现。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。