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分析月球黑暗陨石坑中的挥发性化学物质

时间：2022-03-21 11:25:07 来源：

这项新研究提供了洞悉月球暗坑中所含化学物质的信息，并为它们收集在那里所需的条件提供了见识。

下一波于2020年飞往火星的机器人浪潮，可能会为科学家们提供对地球最近的邻近星球的前所未有的了解。但是，在地球自己的月球上，离家更近的地方还有许多悬而未决的谜团。

上周，在AGU在旧金山举行的秋季会议上，行星科学家提出了新的见解，它们对被困在月球黑暗陨石坑中的化学物质以及在月球陨石坑中收集的条件提出了新的见解。研究人员说，这项研究可以帮助科学家了解这些化学物质是否可能成为未来登月任务的潜在资源。

地球绕太阳运动时绕其轴倾斜。这意味着，在任何给定的时刻，地球的一个极点都比另一个极点更靠近太阳（这解释了为什么美国人前往海滩而澳大利亚人则向上倾斜）。但是地球的月亮不会像这样倾斜。取而代之的是，在月球两极附近有陨石坑，它们从未受到过任何阳光照射。这些陨石坑永久地被寒冷的黑暗所吞没，被适当地称为冷阱。

月球陨石坑是数十亿年来一直坠入月球的彗星的伤痕。这些彗星由水蒸气，二氧化碳和甲烷等化合物制成。如果没有像地球这样的大气层的保护，这些化学物质中的大多数会在阳光下分解并逃逸到太空中。但是，如果这些化学物质（因其低沸点而被称为挥发性物质）最终落入月球的冷阱中，它们便可以保持数十亿年的冻结状态。

月球两极附近的某些陨石坑永远不会受到阳光照射。这些陨石坑永久地被寒冷的黑暗所吞没，被适当地称为冷阱。

约翰·霍普金斯大学的行星科学家达娜·赫尔利（Dana Hurley）说：“了解挥发物和这些冷阱的存量确实有利于成为潜在资源。”如果人类曾经在月球上建立定居点，那么他们就可以用水来消费，而甲烷则可以用作燃料。在一项新的研究中，海莉和她的同事研究了挥发物在月球冷阱中收集所需的条件。

识别冷阱中的挥发物具有挑战性，因为它们被笼罩在黑暗中。十多年来，NASA的月球侦察轨道器（LRO）一直在测量来自恒星和太空氢的微弱紫外线，并反射出月球的冷阱。在2019年，科学家检查了一个名为Faustini的陨石坑的反射数据。他们发现了与冰相对应的反射突变，但是他们认为这可能表明二氧化碳的存在。

为了了解未知挥发物是二氧化碳的可能性，Haley决定探索首先需要多少二氧化碳才能使其最终进入冷阱。“对于您在月球某处释放的每个二氧化碳分子，有多少百分比会使其进入法院并困在月球陷阱上？”赫尔利解释。

海利利用来自NASA LRO的有关冷阱尺寸和温度的数据，进行了概率分析，称为蒙特卡洛模拟，以确定将多少二氧化碳排放到冷阱中。赫尔利说：“我释放出粒子，然后沿着轨迹追踪它们。”她考虑了分子在到达冷阱之前会被阳光分解的可能性。

海莉（Haley）的模型预测，在月球上释放的所有二氧化碳中，有15％到20％的任何地方最终都会被困在冷阱中。考虑到冷阱的表面积相对较小，这比以前的预测要高，对于Hurley而言，这是一个非常令人惊讶的结果。

她说：“只要知道那寒冷的地区到底有多小，就可以让那里输送出那么多的二氧化碳真是很有趣。”

接下来，赫利计划对甲烷和一氧化碳进行类似的分析。有关挥发物的更多信息可以指导科学家们研究冷阱，并更好地了解我们的天体伴侣。

由麻省理工学院科学写作研究生Zain Humayan撰写。


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