重大發現月球火山未來可能為太空人提供水和火箭燃料(行星科學)

2024-04-07 17:35:07 3

幾十億年前，一系列的火山爆發在上肆虐，使數十萬平方英裡的表面被熾熱熔巖覆蓋。在漫長的歲月中，這些熔巖形成了黑暗的斑點，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。
 
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。
研究人員藉助於計算機模擬（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平方英裡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，產生了巨大的熔巖河流和湖泊，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。這些云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，研究人員跟蹤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。這比目前位於密西根湖中的水還要多。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。」