古老的月球火山可能為未來的宇航員提供飲用水和火箭燃料

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幾十億年前,一系列的火山爆發在月球上肆虐,使數十萬平方英里的月球表面被熾熱熔岩覆蓋。在漫長的歲月中,這些熔岩形成了黑暗的斑點,使今天的月球表面呈現出獨特的外觀。科羅拉多大學博爾德分校(CU Boulder)的一項新研究表明,火山可能對月球表面留下了另一個持久的影響:點綴在月球兩極的冰層,在某些地方,可能有幾十甚至幾百英尺厚。

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這項新研究的主要作者、CU Boulder天體物理與行星科學系(APS)和大氣與空間物理實驗室(LASP)的研究生Andrew Wilcoski說:“我們把它設想為月球上隨著時間推移而形成的冰霜。”

他和他的同事本月在《行星科學》雜誌上發表了他們的發現。

研究人員借助於計算機模擬(或稱模型),試圖重現地球上出現複雜生命之前很久的月球上的條件。他們發現古老的月球火山噴出了大量的水蒸氣,然後沉澱在地表,形成了可能仍然隱藏在月球環形山中的冰儲存。如果當時有人類活著,他們甚至可能在月球表面白天和黑夜的交界處看到一絲絲的冰霜。

研究報告的共同作者Paul Hayne說,這對未來的月球探險家來說是一個潛在的獎賞,他們需要水來飲用和加工成火箭燃料。

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

新的研究增加了越來越多的證據,表明月球上的水可能比科學家曾經認為的多得多。在2020年的一項研究中,Hayne和他的同事估計,近6000平方英里的月球表面可能被困住並掛上冰塊,主要是在月球的南北兩極。所有這些水首先來自哪裡還不清楚。

Hayne說:“目前有很多潛在的來源。”火山可能是一個大的來源。這位行星科學家解釋說,從20到40億年前,月球是一個混亂的地方。在此期間,數以萬計的火山在其表面噴發,產生了巨大的熔岩河流和湖泊,與你今天在夏威夷可能看到的特徵不一樣,只是更加巨大。

Hayne說:“它們幾乎使地球上所有的噴發相形見絀。”

休斯頓月球和行星研究所的科學家們最近的研究表明,這些火山很可能還噴出了高聳的雲層,主要由一氧化碳和水蒸氣組成。這些雲然後圍繞著月球旋轉,有可能形成稀薄和短暫的大氣層。

這讓Hayne和Wilcoski想知道,同樣的大氣層會不會在月球表面留下冰塊,有點像在寒冷的秋夜後在地面上形成的冰霜?

為了找到答案,兩人與LASP的研究助理Margaret Landis一起,開始嘗試把自己放到數十億年前的月球表面。

研究小組採用的估計是,在月球的高峰期,平均每22000年就會有一次火山爆發。然後,研究人員跟踪了火山氣體如何在月球周圍旋轉,並隨著時間的推移逃到空間。他們發現,情況可能已經變得冰冷。根據該小組的估計,來自火山的大約41%的水可能已經凝結成了月球上的冰。

Wilcoski說:“大氣層在大約1000年內逸出,所以有足夠的時間來形成冰。”

事實上,月球上可能有如此多的冰,可以想像,你可以從地球上發現霜的光澤和厚厚的極地冰蓋。該小組計算出大約18萬億磅的火山水在那個時期可能已經凝結成冰。這比目前位於密歇根湖中的水還要多。而且該研究暗示,大部分月球水可能今天仍然存在。

然而,這些太空冰塊不一定容易找到。大部分的冰塊可能已經在月球兩極附近積聚,並可能被埋在幾英尺的月壤之下。

Hayne說,這又是一個讓人或機器人回去開始挖掘的理由。他說:“我們真的需要深入研究並尋找它。”

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