[圖文]月球南極沙克萊頓隕石坑壁有5%~10%水冰物質 | 陽光歷史

 

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[圖文]月球南極沙克萊頓隕石坑壁有5%~10%水冰物質

2015年12月18日 宇宙奧秘-短篇 暫無評論 閱讀 130 次

雷達數據顯示沙克萊頓隕石坑內部可能存在水冰。月球勘測軌道器(LRO)搭載的微型射頻設備進行的實際觀測確認這裡含有水冰,隨後與水冰含量從0.5%到10%之間的不同情況進行比對,得到水冰含量介於5%~10%之間的結論
 

  研究顯示月球南極沙克萊頓隕石坑坑壁物質中最多有5%~10%是由水冰(由水或融水在低溫下固結的冰)組成的。


  科學家們使用美國宇航局月球勘測軌道器(LRO)上搭載的微型射頻雷達設備(Mini-RF)對這一靠近月球南極且位於永久陰影區中的隕石坑壁物質中水冰最大含量進行了估算。根據一個由美國波士頓大學遙感探測中心的布萊德利·湯姆森(Bradley Thomson)率領的科研小組的計算,這裡的物質中水冰成分可以佔到質量百分數的5%~10%。


  月球勘測軌道器項目科學家,美國宇航局戈達德空間飛行中心科學家約翰·凱勒(John Keller)表示:「這些來自微型射頻雷達設備小組的探測結果為瞭解月球上水體的演化歷史做出了貢獻。」他說:「月球勘測軌道器上的一些設備在這一過程中做出了獨特的貢獻,但是只有雷達可以穿透地面,找到隱藏的水冰跡象。」


  沙克萊頓隕石坑是未來月球探測的一個重點地區,而此次則是首次對這一地區進行軌道雷達測量。觀測結果顯示這裡存在一個加強的雷達極化信號,這一信號符合一個表面粗糙,並且含有少量水冰的成分特點。湯姆森和他的同事們已經在近期出版的《地球物理研究通報》上報告了他們的此項發現。


  微型射頻雷達設備設備首席科學家,約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的本·布塞(Ben Bussey)表示:「這個隕石坑的內壁處於永久陰影區,因此這裡是一個『冷庫』,這種環境足以允許水冰在其中逐漸積聚。」他說:「雷達數據符合一種含有少量水冰,大部分內壁月壤物質呈現乾燥的情形。」


  這一發現支持了一種長期以來便有的理論,那就是在月球兩極的永久陰影區可能允許存在水冰的積聚。來自近期探測器觀測的大量線索早已改變了月球長期以來留給人們的乾燥荒蕪的印象。借助多台在空間運行的近紅外光譜儀在月球上已經探測到薄薄的附著水膜以及氫氧根的存在。除此之外,在軌中子測量也發現在月球極地地區存在近地表氫原子丰度的增高,如果這些氫原子全部來自水冰,那麼根據計算,這些氫原子所代表的水量大約將等同於該地區土壤物質按質量計算的1.5%。


  此次沙克萊頓隕石坑的考察結果同樣也和先前月球隕坑觀測和遙感衛星(LCROSS)得到的觀測結果相一致,該探測器受控撞向月球南極地區附近另一個位於永久陰影區域的隕石坑,對撞擊濺起的塵埃雲進行的觀測發現了水的信號。2009年,一台搭載在印度「月船-1號」上的雷達設備也在靠近月球北極的隕石坑內部探測到水冰沉積的痕跡。而使用月球勘測軌道器(LRO)上搭載的激光高度計以及遠紫外探測儀獲取的數據同樣支持存在少量水冰的觀點。


  湯姆森表示:「在這些隕石坑中我們沒有看到類似地球上那樣的冰原。這樣的冰原會有非常明顯的雷達信號,但是此次接收到的反射信號要比這微弱的多,這符合粗糙地形和少量水冰的特點。」


  本次對於月球沙克萊頓隕石坑的雷達觀測是在2009年12月至2010年6月之間分三次進行的。雷達觀測可以突破永久陰影區的限制並揭示出這裡隱藏著的水或水冰,這些物質的雷達信號和其它周圍的物質有所不同。另外,雷達探測還可以穿透1~2米的地面,探查近地表下方埋藏的水冰。此次對沙克萊頓隕石坑的雷達觀測為這裡的地表鬆散月壤下方近地表1米範圍內的水冰含量設定了上限,大致約為質量百分數5%~10%之間。


  布塞表示:「我們將繼續跟蹤這項觀測結果。Mini-RF設備目前正在利用從地面波多黎各的阿雷西博射電望遠鏡發射的信號持續獲取最新的月球雙基雷達圖像。這些圖像將幫助我們區分月面粗糙度和水冰,以便在未來更好的確定水冰存在的位置。」


  微型射頻設備(Mini-RF)由美國約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室負責運行,它是美國宇航局月球勘測軌道器(LRO)搭載的7台儀器之一。美國宇航局戈達德空間飛行中心研製並負責月球勘測軌道器的運行控制。


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