落入月球“永久黑暗”陨石坑中的物质，可能会被冻结数十亿年

2020年下一波飞往火星的机器人，可能会让科学家们对这颗红色行星有一个前所未有的了解。但在离我们地球更近的地方，也就是地球的卫星月球上，仍然有许多谜团有待解开。在旧金山举行的美国地球物理联合会（AGU）秋季会议上，行星科学家展示了对困在月球“永久黑暗”陨石坑中化学物质的新见解，以及它们在那里收集所需的条件。研究人员，这项研究可以帮助科学家了解这些化学物质是否可能成为未来登月任务的潜在资源。

当地球绕太阳运行时，地球绕着它的轴线倾斜，这意味着在任何给定的时刻，地球的一极比另一极离太阳更近（这就解释了为什么美国人去海滩，而澳大利亚人去睡觉）。但是月球不会像这样倾斜，取而代之的是，月球两极附近的陨石坑永远不会接收到任何阳光。这些陨石坑被永久地吞没在寒冷的黑暗中，被恰当地称为冷阱。

月球陨石坑是几十亿年来撞击彗星留下的伤疤，这些彗星是由水蒸气、二氧化碳和甲烷等化合物组成。如果没有类似地球的大气层保护，这些化学物质中的大多数会在阳光下分解并逃逸到太空中。但是，如果这些化学物质（因其低沸点而被称为挥发物）最终进入月球的冷阱，它们可能会被冻结数十亿年。

约翰霍普金斯大学的行星科学家戴娜·赫尔利(Dana Hurley)介绍了这项研究工作：了解挥发物和这些冷阱的清单，对于成为一种潜在的资源真的很有好处。如果人类曾经在月球上定居，他们可以用水消费，用甲烷作为燃料。在一项新的研究中，海莉和同事研究了月球冷阱中挥发物收集的必要条件。识别冷阱中的挥发物很有挑战性，因为它们笼罩在黑暗中。

十多年来，美国国家航空航天局(NASA)的月球勘测轨道器(LRO)，一直在测量来自太空中恒星和氢气的微弱紫外光，并将其反射到月球的冷阱上。2019年科学家们研究了名为福斯蒂尼(Faustini)陨石坑的反射数据。发现反射的突然变化对应于冰，但研究人员认为这可能表明有二氧化碳存在。为了了解未知挥发物是二氧化碳的可能性，海利决定首先探索需要多少二氧化碳才能最终进入冷阱。

在月球某个地方释放出的每一个二氧化碳分子，有多大比例通过了宫廷捕捉器并粘在了那里？利用美国宇航局月球勘测轨道器关于冷阱大小和温度的数据，科学家进行了一项名为蒙特卡洛模拟的概率分析，以确定有多少二氧化碳会进入冷阱。通过释放粒子，然后跟踪它们的轨迹，同时还考虑到分子在到达冷阱之前被阳光分解的可能性。模型预测，在月球释放的所有二氧化碳中，任何地方都会有15%到20%最终落入冷阱。

这比之前的预测要高，考虑到冷阱的表面积相对较小，这是一个相当令人惊讶的结果。仅仅是知道寒冷地区的面积有多小，就能在那里得到这么多二氧化碳，这真的很有趣。接下来，研究人员计划对甲烷和一氧化碳进行类似的分析，更多关于挥发物的信息可以指导科学家研究冷阱，并有助于更好地理解我们地球的天伴。

博科园｜研究/来自：美国地球物理联合会/Zain Humayan

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