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月球南极撞击坑现大量冰 揭月球水资源演化历史

http://www.kexue.com 2012-09-04 09:51:10 腾讯科学  发表评论

月球南极撞击坑永久阴影区发现大量冰物质
月球南极沙克勒顿撞击坑有两英里深、宽度超过十二英里,其中的永久阴影区温度极低可存储冰物质

  隶属于美国国家航空航天局的月球勘察轨道探测器(LRO)通过微型射频技术雷达探测到月球南极沙克勒顿(Shackleton)撞击坑中存在较大总量的冰。根据由布拉德利·汤姆森(Bradley Thomson)牵头的波士顿大学遥感研究中心研究团队估计,撞击坑阴影区中存在大约5%至10%的冰物质。

  位于马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德空间飞行中心研究人员、月球勘察轨道探测器项目的科学家约翰·凯勒(John Keller)认为来自月球勘察轨道探测器的结果是令人兴奋的,微型射频技术雷达的数据将揭开月球上水资源的演化历史。发射于2009年的月球勘察轨道探测器携带了若干个星载仪器,对研究月球演化史提供了独一无二的贡献。微型射频技术雷达的特点在于可穿透月球表层寻找隐藏在月面下的块状冰层。对月球南极沙克勒顿撞击坑的探测是科学家们首次从轨道上对撞击坑内的物质分布以及构成进行雷达探测,是月球勘察轨道探测器优先研究的目标。

  雷达信号显示在撞击坑内部粗糙的内壁上有冰物质存在,这里被科学家认为是撞击坑中的永久阴影区。汤姆森和他的同事,们进行的本项研究成果的论文刊登在最近出版的《地球物理研究快报》期刊上。根据位于马里兰州的约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室科学家、微型射频技术雷达首席研究员本伯西(Ben Bussey)介绍:“撞击坑中的永久阴影区如同一个‘冰陷阱’,环境温度足够寒冷,可将冰物质逐渐积累起来。雷达数据也符合对月球南极沙克勒顿撞击坑的调查结果,这些月球土壤中存在百分之几的冰物质。”

  本项研究成果支持了科学家们长期认为的在月球极区环形山内的永久阴影区存在水的观点,通过近年来月球探测器的最新观测结果,修正了此前我们所认为的月球表面是完全干燥、荒凉的想法。此外,科学家们也使用月球辐射计、月球探索中子探测器以及莱曼阿尔法测绘等近红外光谱仪探测到月球表面存在水和羟基类物质的信号。

  探测器上搭载的月球探索中子探测器测量数据显示在月球极区近表面层氢信号的值较高,如果是以水分子的形式存在,那么我们可以通过氢信号的强度换算成月球极区冰层的平均含量,其结果为冰物质总量在极区中的平均值为1.5%。月球勘察轨道探测器的发现成果也与2009年月球观测和传感卫星(LCROSS)撞击月球任务中计算出的月球水含量相符合,科学家通过对撞击过程中激起的月球尘埃进行雷达信号分析,探测其中的水分含量,其结果也证实了月球南极附近的环形山永久阴影区内存在相当总量的水冰。

  此外,2009年间印度空间机构研制的月球-1号探测器的雷达数据也显示了月球北极存在冰层,通过使用月球激光测高仪和远紫外激光探测器的表面反照率试验也证实撞击坑中有冰物质存在。在月面环形山中,科学家并没有发现类似冰川的证据,而对地球表面的观测任务中,冰川可产生较大的雷达信号。月面雷达信号的强度较弱,推测存在一些崎岖的地形和一定总量的冰。

  对月球南极沙克勒顿撞击坑的观测一共进行了三次,位于2009年12月至2010年6月之间,探测器雷达对阴影区的探测检测到了水或者冰的信号,相比较于撞击坑周围的土壤信号而言,存在较为独特的雷达极化信号。微型射频技术雷达可穿透一米或者两米的深度,发现隐藏在地表之下的水或者冰物质。

  科学家们最后确认沙克勒顿撞击坑中上表面的冰物质占到了总量的5%至10%,并认为这是一个诱人的发现。此外,微型射频技术雷达的任务团队也获得了阿雷西博射电望远镜的观测信号,通过向月面发射雷达波,并测量反射波束而收集到的双基雷达图像有助于我们区分月球表面粗糙物质和冰。(Everett)

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