月球上的沙克爾頓環形山，因太陽永遠照不到此處，其中可能有冰。圖片來源：美國宇航局/戈達德太空飛行中心

多年來，科學家一直認為，月球兩極寒冷的環形山中存在水冰。這對人類而言是個好消息，它可以做為潛在的資源。現在，研究人員發現了為什麼冰會在一個極其幹燥的世界中持續存在的原因—— 一些極地隕石坑可能受到古代磁場的保護。

“這真的很令人興奮。”未參加這項研究的美國宇航局前首席科學家Jim Green說，“它讓這些地方變得更令人着迷。”

數百個極地隕石坑處于永久陰影中，這是因為月球對太陽的傾角很小，為1.5°，而地球為23.4°。由于太陽永遠不會從隕石坑周邊升起，因此隕石坑内溫度能夠保持在-250攝氏度。研究人員指出，這裡可能是太陽系中最冷的地方。在一些坑中，航天器上的雷達儀器檢測到了水冰的反射特征，這可能是彗星撞擊造成的。

2018年，科學家利用印度“月船1号”月球探測器上的儀器，報告了極地冰分子是如何吸收紅外光的測量結果。這是迄今最确鑿的證據之一。

然而，解釋冰的存在一直是個挑戰。雖然太陽光不能抵達隕石坑，但太陽風可以。這些帶電粒子可以在被稱為“濺射”的過程中，一個分子一個分子地破壞冰。

未參加這項研究的夏威夷大學馬諾阿分校行星科學家Paul Lucey說，“它具有高度侵蝕性。這些冰将在幾百萬年内消失。”

亞利桑那大學行星科學家Lon Hood和同事現在确認了為什麼冰會一直存在。近日在休斯敦舉行的月球與行星科學會議上，他們發表了一項研究，表明古代月球遺留下來的磁異常可能保護着這些隕石坑。

“這些異常現象可以使太陽風偏轉。”Hood說，“我們認為，它們在屏蔽永久陰影區域方面可能非常重要。”

自從1971年和1972年的阿波羅15号與16号任務以來，研究人員就已經知道了這些異常現象，當時宇航員測量了有異常磁場強度的區域。目前已知一些異常區域的直徑可達數百公裡。

盡管它們的起源仍有争議，但有一種可能性是，在40多億年前月球還有磁場時，富含鐵的小行星撞擊其表面産生了這些磁場。由此産生的熔融材料可能已被永久磁化。

人們認為，在月球表面存在很多種異常現象，但Hood利用日本“月亮女神号”探測器的數據詳細繪制了南極的異常情況。他發現至少有兩個異常的永久陰影隕石坑——Sverdrup和Shoemaker，而且可能還有更多。盡管殘餘磁場僅為地球的數千分之一，但它們足以偏轉太陽風。

已知異常的隕石坑可能成為科學研究和探索的主要目标。美國宇航局已經計劃在明年發射名為“毒蛇”的探測器前往月球南極地區。作為阿爾忒彌斯計劃的一部分，該機構打算在這個十年的晚些時候将人類送往那裡。對冰的研究可以揭示它是如何被輸送的，這反過來可能會揭示地球是如何獲得水的。

目前需要更多數據證實這些磁場的保護作用。Hood希望在隕石坑表面放置一個太陽風儀器，可以測量通過隕石坑邊緣的帶電粒子。“我們還需要收集樣本，并确定什麼被磁化了。”

但目前沒有這類任務的計劃。考慮到許多太空機構重新關注月球，Lucey認為，這些含冰隕石坑的神秘性需要加以研究。“為什麼有的地方結冰，有的地方不結冰？” Lucey說，“需要研究這些磁場，作出一種可能的解釋。”（王方）

來源： 中國科學報

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