下一波于2020年飛往火星的機(jī)器人浪潮可能會(huì)為科學(xué)家們提供對(duì)地球最近的鄰近星球的前所未有的了解。但是，在地球自己的月球上，離家更近的地方還有許多懸而未決的謎團(tuán)。

上周在舊金山舉行的AGU秋季會(huì)議上，行星科學(xué)家提出了新的見(jiàn)解，它們對(duì)被困在月球黑暗隕石坑中的化學(xué)物質(zhì)以及它們?cè)谀抢锸占匦璧臈l件進(jìn)行了研究。研究人員說(shuō)，這項(xiàng)研究可以幫助科學(xué)家了解這些化學(xué)物質(zhì)是否可能成為未來(lái)登月任務(wù)的潛在資源。

地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)繞其軸傾斜。這意味著，在任何給定的時(shí)刻，地球的一個(gè)極點(diǎn)都比另一個(gè)極點(diǎn)更靠近太陽(yáng)(這解釋了為什么美國(guó)人前往海灘而澳大利亞人則向上傾斜)。但是地球的月亮不會(huì)像這樣傾斜。取而代之的是，在月球兩極附近有隕石坑，它們從未受到過(guò)任何陽(yáng)光照射。這些隕石坑永久地被寒冷的黑暗所吞沒(méi)，被適當(dāng)?shù)胤Q(chēng)為冷阱。

月球的隕石坑是數(shù)十億年來(lái)一直墜入月球的彗星的傷痕。這些彗星由水蒸氣，二氧化碳和甲烷等化合物制成。如果沒(méi)有像地球這樣的大氣層的保護(hù)，這些化學(xué)物質(zhì)中的大多數(shù)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)(因其低沸點(diǎn)而被稱(chēng)為揮發(fā)物)最終落入月球的冷阱中，則它們可以保持凍結(jié)狀態(tài)數(shù)十億年。

約翰·霍普金斯大學(xué)的行星科學(xué)家達(dá)娜·赫爾利(Dana Hurley)說(shuō)：“了解揮發(fā)物和這些冷阱的存量確實(shí)有利于成為潛在資源。”如果人類(lèi)曾經(jīng)在月球上建立定居點(diǎn)，他們可以用水來(lái)消費(fèi)，以甲烷為燃料。在一項(xiàng)新的研究中，海莉和她的同事研究了揮發(fā)物在月球冷阱中收集所需的條件。

識(shí)別冷阱中的揮發(fā)物具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗鼈儽换\罩在黑暗中。十多年來(lái)，NASA的月球偵察軌道器(LRO)一直在測(cè)量來(lái)自恒星和太空氫的微弱紫外線，并反射出月球的冷阱。2019年，科學(xué)家檢查了一個(gè)名為Faustini的隕石坑的反射數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)了與冰相對(duì)應(yīng)的反射突變，但是他們認(rèn)為這可能表明二氧化碳的存在。

為了了解未知揮發(fā)物是二氧化碳的可能性，Haley決定探索首先需要多少二氧化碳才能使其最終進(jìn)入冷阱。“對(duì)于您在月球某個(gè)地方釋放的每個(gè)二氧化碳分子，有多少百分比會(huì)使其進(jìn)入法庭陷阱并粘在那里?”赫爾利解釋。

利用來(lái)自NASA LRO的有關(guān)冷阱尺寸和溫度的數(shù)據(jù)，Haley進(jìn)行了概率分析，稱(chēng)為蒙特卡洛模擬，以確定將多少二氧化碳排放到冷阱中。赫爾利說(shuō)：“我釋放出粒子，然后按照它們的軌跡運(yùn)動(dòng)。”她考慮了分子在到達(dá)冷阱之前會(huì)被陽(yáng)光分解的可能性。

海莉的模型預(yù)測(cè)，在月球上釋放的所有二氧化碳中，有15%到20%的任何地方都會(huì)被困在冷阱中?？紤]到冷阱的表面積相對(duì)較小，這比以前的預(yù)測(cè)要高，對(duì)于Hurley而言，這是一個(gè)非常令人驚訝的結(jié)果。