近日，在美國舊金山舉行的美國地球物理聯(lián)合會(huì )（AGU）秋季會(huì )議上，行星科學(xué)家對于月球兩較一直陰影區內隕石坑中的化學(xué)物質(zhì)提出了新的見(jiàn)解，以及利用這些化學(xué)物質(zhì)所需要的基本條件。研究人員稱(chēng)，該研究可以幫助科學(xué)家了解這些化學(xué)物質(zhì)能否成為未來(lái)登月任務(wù)的潛在資源。
這些化學(xué)物質(zhì)是如何在這些隕石坑中保存下來(lái)的？我們是否真的可以對其加以利用？這些潛在的可利用資源對人類(lèi)探月來(lái)說(shuō)意味著(zhù)什么？帶著(zhù)疑問(wèn)，科技日報記者采訪(fǎng)了中國科學(xué)院國家天文臺研究員鄭永春。轉子泵
“由于月球獨特的自轉傾斜角度，使得太陽(yáng)光直接照射在其赤道位置，這讓月球較地區域的許多隕石坑受到‘冷落’，有些甚至常年不見(jiàn)陽(yáng)光，被一直地吞沒(méi)在寒冷的黑暗中，就像一個(gè)個(gè)‘冰箱’，他們被稱(chēng)為冷阱（cold traps）?！编嵱来航榻B說(shuō)。
月球較區的這些冷阱，是幾十億年來(lái)被小行星與彗星撞擊后留下的“傷疤”。彗星的撞擊可能給月球留下二氧化碳、水蒸氣和甲烷等物質(zhì)。由于月球沒(méi)有類(lèi)似地球的大氣層保護，這些化學(xué)物質(zhì)中的大多數會(huì )在陽(yáng)光下分解并逃逸到太空中。但是，如果這些化學(xué)物質(zhì)最終進(jìn)入月球較區的冷阱中，它們就可能會(huì )擺脫蒸發(fā)的命運，被凍結數十億年。
因此科學(xué)家推測，在處于較端低溫條件下的一直陰影區，存在有機物、冰、水等化學(xué)物質(zhì)，但目前都是采用遙感手段得到的探測結果，并沒(méi)有實(shí)地采樣，所以這些化學(xué)物質(zhì)到底是不是存在、含量有多高，還有待進(jìn)一步證實(shí)。衛生泵
十多年來(lái)，美國國家航空航天局（NASA）的月球勘測軌道器（LRO）一直在測量來(lái)自太空中氫氣和恒星的微弱紫外線(xiàn)反射到月球冷阱中的信號。2019年科學(xué)家們研究了名為福斯蒂尼（Faustini）隕石坑的反射數據，發(fā)現反射的突然變化信號與冰有關(guān)，也認為這可能表明了有二氧化碳的存在。
利用LRO收集到的相關(guān)數據，考慮到分子在到達冷阱前被分解的可能性，研究人員建立了一種模型，模擬研究了究竟有多少二氧化碳會(huì )進(jìn)入到冷阱中。其研究結果表明有15%—20%的二氧化碳最終會(huì )落入冷阱中，這比此前預測數據要高，考慮到相對較小的冷阱面積，這一結果令人感到吃驚。
有專(zhuān)家表示，了解這些化學(xué)物質(zhì)和冷阱的具體信息，有可能將其作為一種潛在資源加以利用。如果人類(lèi)在月球上定居，就可以把他們當作水源或燃料。然而，月球與地球不同，長(cháng)期暴露在太空輻射下，月球上的資源是否還有利用的可能性？液下泵
鄭永春說(shuō)：“月球上的化學(xué)物質(zhì)保存在深坑中，因為那里溫度低，并不會(huì )揮發(fā)。太空輻射會(huì )分解蛋白質(zhì)、氨基酸等復雜有機物，但對干冰、水冰等化學(xué)物質(zhì)并無(wú)影響，因而有可能長(cháng)期地保存下來(lái)。他們是人類(lèi)在月球上長(cháng)期生存所需要開(kāi)發(fā)利用的重要資源，畢竟把同類(lèi)資源從地球上運輸過(guò)去成本太高昂了?！?/p>
就目前人類(lèi)科技水平而言，是否真的可以開(kāi)發(fā)利用月球上的資源？鄭永春表示，月球較區不像其他地方，不僅存在較晝和較夜現象，且陽(yáng)光不會(huì )垂直照射，溫度雖然很低，但晝夜變化相對平和，有利于探測儀器長(cháng)時(shí)間穩定工作。而月球較地的冷阱處于較端低溫且永遠處于陰影區，所以探測儀器較難進(jìn)行資源采集的工作，很多技術(shù)難題有待攻克。另外，由于月球水冰資源主要存在于月壤之中，并且存在形式復雜（混合水、束縛水、深埋冰塊等），具有分層性、時(shí)變性、跨區域性等不確定性，對其開(kāi)發(fā)和利用提出巨大挑戰。油泵
鄭永春進(jìn)一步介紹說(shuō)，月球較區資源開(kāi)發(fā)利用主要包括對月球較區水冰等揮發(fā)物資源的識別、含揮發(fā)物月壤的采集，以及揮發(fā)物的加熱提取、冷凝收集、分解轉換等多個(gè)技術(shù)環(huán)節。同時(shí)，月球較端環(huán)境下水冰和揮發(fā)物資源的開(kāi)發(fā)利用面臨很多工程技術(shù)問(wèn)題，如何結合月球較區缺乏光照、較端低溫的環(huán)境特點(diǎn)，尋求合理的技術(shù)途徑和方法，將是對月球較區水冰資源開(kāi)發(fā)利用的關(guān)鍵。
水冰資源作為深空探索活動(dòng)，特別是載人探索活動(dòng)的重要物質(zhì)和能源，其應用貫穿于推進(jìn)能源和再生生命保障系統的主要分系統和關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節，其重要性不言而喻。鄭永春強調，蘊藏水冰等物質(zhì)資源最為豐富的月球較區將是世界各國月球基地建設、長(cháng)期運行的首選區域，也是未來(lái)載人登月活動(dòng)的重要目標。因此，月球較區資源開(kāi)發(fā)利用，特別是水冰資源，將成為近期探月活動(dòng)的研究熱點(diǎn)。