太空探索：研究人员在月球的土壤中创建了第一张全球水图？
在可能对未来月球探测者有用的研究中，布朗大学的科学家创建了第一个水的定量图，其化学构建块被困在月球土壤的最上部。
该研究发表在“科学进步”杂志上，该研究建立在2009年最初发现的水和相关分子 - 羟基，它由月球土壤中的一个氢原子和氧原子组成。这项最新研究使用从美国宇航局的Moon Mineralogy Mapper获取的数据的新校准，该数据飞行在印度的Chandrayaan-1航天器上，以量化全球范围内存在的水量。
“水的签名几乎出现在月球表面的任何地方，不仅限于之前报道的极地地区，”该研究的主要作者，李帅说，他在博士期间完成了这项工作。布朗大学的学生，现在是夏威夷大学的博士后研究员。“水的数量朝向极地增加，并且在不同的组成地形之间没有显示出明显的差异。”
在高纬度地区，水的浓度达到最高平均值，约为百万分之500至750。这不比在地球最干燥的沙漠中发现的要少得多 - 但它也不是什么都没有。
“这是月球表面水存在的路线图，”Brown和Li的合着者，副教授Ralph Milliken说。“现在我们有这些定量地图显示水的位置和数量，我们可以开始考虑是否值得提取，无论是作为宇航员的饮用水还是生产燃料。”
研究人员说，水在月球上的分布方式为其来源提供了线索。分布大致均匀而不是斑点，浓度逐渐向赤道方向递减。这种模式与通过太阳风的植入一致- 来自太阳的质子的不断轰击，一旦布置就会形成羟基和分子水。
虽然本研究中绘制的大部分水可归因于太阳风，但也有例外。例如，研究人员发现月球赤道附近的月球火山沉积物中的水浓度高于平均值，土壤中的背景水很少。这些局部沉积物中的水不是来自太阳风，而是可能来自月球地幔深处，并在月球岩浆中喷发到地表。Li和Milliken在今年7月分别报告了这些发现。
该研究还发现，在低于60度的低纬度的农历日期间，水的浓度会发生变化，从清晨和傍晚的湿润到中午的近乎干燥。波动幅度可高达百万分之200。
“我们并不确切知道这种波动的机制究竟是什么，但它告诉我们月球土壤中水的形成过程是活跃的，并在今天发生，”Milliken说。“这提高了水在提取后可能重新积聚的可能性，但我们需要更好地理解为什么以及如何理解水可以更新的时间尺度的物理特性。”
李说，实验室研究可能有助于更好地理解这些过程。“我们希望这能促使行星界继续进行实验室实验，以了解太阳风与月球土壤的相互作用，以及在这些相对较短的时间尺度上水如何通过月球表面迁移的可能机制，”他说。
尽管新地图可能有用，但它们仍然留下了许多关于月球水的未解答的问题。Moon Mineralogy Mapper提供研究数据，测量月球表面反射的光线。这意味着它不能在永久遮蔽太阳光线的地方寻找水。许多科学家认为这些永久阴影区域，例如月球极地地区撞击坑上的地板，可以容纳大量沉积物或水冰。
“这些冰块可能确实存在，”Milliken说，“但由于它们处于阴影区域，因此我们无法轻易确认使用这些数据。”
目前还不清楚研究中水的深度有多深！
“我们只感知土壤的上部毫米左右，我们无法确定下面的含水量是多少，”Milliken说。“水的深度分布可能会对实际存在的水量产生很大影响。”研究人员表示，该研究为思考如何利用月球水资源提供了一个很好的起点。
“提取是否可行仍有待观察，”Milliken说。“但是这些结果向我们展示了整个水面可用水的范围是什么，所以我们可以开始考虑我们可能想要去哪里以及这样做是否具有经济意义。”
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