古老的月球火山可能为未来的宇航员提供饮用水和火箭燃料

2022年05月28日 10:34 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

几十亿年前,一系列的火山爆发在月球上肆虐,使数十万平方英里的月球表面被炽热熔岩覆盖。在漫长的岁月中,这些熔岩形成了黑暗的斑点,使今天的月球表面呈现出独特的外观。科罗拉多大学博尔德分校(CU Boulder)的一项新研究表明,火山可能对月球表面留下了另一个持久的影响:点缀在月球两极的冰层,在某些地方,可能有几十甚至几百英尺厚。

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这项新研究的主要作者、CU Boulder天体物理与行星科学系(APS)和大气与空间物理实验室(LASP)的研究生Andrew Wilcoski说:“我们把它设想为月球上随着时间推移而形成的冰霜。”

他和他的同事本月在《行星科学》杂志上发表了他们的发现。

研究人员借助于计算机模拟(或称模型),试图重现地球上出现复杂生命之前很久的月球上的条件。他们发现古老的月球火山喷出了大量的水蒸气,然后沉淀在地表,形成了可能仍然隐藏在月球环形山中的冰储存。如果当时有人类活着,他们甚至可能在月球表面白天和黑夜的交界处看到一丝丝的冰霜。

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研究报告的共同作者Paul Hayne说,这对未来的月球探险家来说是一个潜在的奖赏,他们需要水来饮用和加工成火箭燃料。

APS和LASP的副教授Hayne说:“有可能在表面以下5或10米处,你有大片的冰。”

新的研究增加了越来越多的证据,表明月球上的水可能比科学家曾经认为的多得多。在2020年的一项研究中,Hayne和他的同事估计,近6000平方英里的月球表面可能被困住并挂上冰块,主要是在月球的南北两极。所有这些水首先来自哪里还不清楚。

Hayne说:“目前有很多潜在的来源。”火山可能是一个大的来源。这位行星科学家解释说,从20到40亿年前,月球是一个混乱的地方。在此期间,数以万计的火山在其表面喷发,产生了巨大的熔岩河流和湖泊,与你今天在夏威夷可能看到的特征不一样,只是更加巨大。

Hayne说:“它们几乎使地球上所有的喷发相形见绌。”

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休斯顿月球和行星研究所的科学家们最近的研究表明,这些火山很可能还喷出了高耸的云层,主要由一氧化碳和水蒸气组成。这些云然后围绕着月球旋转,有可能形成稀薄和短暂的大气层。

这让Hayne和Wilcoski想知道,同样的大气层会不会在月球表面留下冰块,有点像在寒冷的秋夜后在地面上形成的冰霜?

为了找到答案,两人与LASP的研究助理Margaret Landis一起,开始尝试把自己放到数十亿年前的月球表面。

研究小组采用的估计是,在月球的高峰期,平均每22000年就会有一次火山爆发。然后,研究人员跟踪了火山气体如何在月球周围旋转,并随着时间的推移逃到空间。他们发现,情况可能已经变得冰冷。根据该小组的估计,来自火山的大约41%的水可能已经凝结成了月球上的冰。

Wilcoski说:“大气层在大约1000年内逸出,所以有足够的时间来形成冰。”

事实上,月球上可能有如此多的冰,可以想象,你可以从地球上发现霜的光泽和厚厚的极地冰盖。该小组计算出大约18万亿磅的火山水在那个时期可能已经凝结成冰。这比目前位于密歇根湖中的水还要多。而且该研究暗示,大部分月球水可能今天仍然存在。

然而,这些太空冰块不一定容易找到。大部分的冰块可能已经在月球两极附近积聚,并可能被埋在几英尺的月壤之下。

Hayne说,这又是一个让人或机器人回去开始挖掘的理由。他说:“我们真的需要深入研究并寻找它。”

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