月球兩極曾經陽光普照,研究:月球水冰不如預期多
科學家確信月球永夜的南極隕石坑中可能存在水的證據,尋找水源成為近年登月計畫的重大目標。但最新研究發現,南極永久陰影區隕石坑形成的時間,比之前認為的要晚,在隕石坑形成之前,水早就蒸發掉,認為目前科學界對月球水冰的估計可能過高,可能必須重新考慮利用月球水儲備的計畫。
大約45 億年前,當月球本身還很年輕時,它就受到富含水的彗星的轟擊。此外,火山活動也釋放大量水蒸氣,積聚在隕石坑中可能會變成冰。科學家知道月球上有水,但關鍵是有多少水,以及藏在哪裡。
近年來,科學家越來關注永久陰影區域,因為在其他地區,陽光可能會使水變暖並導致水蒸發,但在永久陰影區的深坑中,溫度幾乎不超過攝氏-163 度,冰可以保留並積聚超過數十億年。據估計,這些隕石坑可能含有厚達數公尺的水冰塊。
但月球兩極不是一直都是陽光照射不到的地方,去年法國科學家就發現,月球形成幾億年之後,月球自傾斜角度就出現變化,使得月球兩極成為陽光普照的區域,根本沒有所謂的永久陰影區的存在。
法國科學家也掌握月球傾斜角度改變的時間點。現在月球兩極,陽光以僅1.5 度的小角度照射到月球表面,但大約41 億年前,月軸的傾斜度可能高達77 度,這種極端的軸向傾斜使兩極暴露在強烈陽光下,導致在永久陰影區累積的冰昇華成氣體。直到大約34 億年前,永久陰影區域才開始形成。
這項發現讓美國行星科學家研究所(PSI) 科學家發現這會影響月球含水量的估計。他們的論點是,月球的水在月球歷史早期達到巔峰,如果隕石坑形成時間在月球自轉角度改變之前,那麼月球早期大量的水資源可能會被鎖在古老的隕石坑中。然而科學家發現永久陰影區的隕石坑出現時間很晚,平均年齡最多為18 億年,因此即使有冰,也一定是最近形成的,當時可用的水蒸氣要少得多。
至於月球傾斜角度為什麼會改變?科學家表示,月球傾斜的原因以及它消失的原因,相對來說是比較容易理解,45 億年前,一顆小行星與早期地球相撞,月球在地球附近形成,此後一直向外遷移,早期主要受到來自地球潮汐力的影響,但現在來自太陽的潮汐發揮更大作用,這種轉變迫使月球軸重新定位。
古老的水冰庫不再被期待。科學家表示,「這些發現改變我們對月球上水冰位置的預測,也極大改變對月球上水冰數量的估計」,雖然今天存在一些起源較新的水冰,但在永久陰影區域並沒有大量較古老的水冰沉積,因此美國行星科學家最新估計,月球所含的水冰比之前認為的要少得多,對人類在月球表面長期存在,或利用月球做為前往太陽系其他天體的載人飛行任務的基地計畫產生影響。該研究已發表在《科學進展》(Science Advances) 期刊。
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