82億噸!月球遠古火山儲存大量水資源,未來宇航員登月用得上

82億噸!月球遠古火山儲存大量水資源,未來宇航員登月用得上

月球是地球唯一的天然衛星,也是人類唯一踏足過的除地球以外的天體。不論是我國還是美國、俄羅斯等國家,都準備在月球表面建設基地,並且派遣航天員長期駐守。但這里有一個問題:他們的飲用水從哪裡來?

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從地球上帶水是不現實的,因為成本太高了,對人類的火箭發射能力來說也是個巨大的挑戰。最好的辦法,就是就地取材,從月球上獲取水資源。

不過,月球是一個死寂的世界,表面極其荒涼,看起來似乎並沒有水。但是,有些事不是看起來的那麼簡單,科學家已經發現,月球上的水資源其實並不少。

根據近些年來的研究,科學家們發現,月球上的水資源遠比想像中要多。它們並不是像地球上的水一樣以江河湖海或者冰川的形式存在,而是與月球巖石結合形成了結晶水。當然,月球上也有一些水冰存在於表面,這些水冰都隱藏在月球兩極的火山口陰影內,由於不會被太陽照射,它們才不會升華流失。

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這些發現對於科學家來說固然是一個好消息,同時也帶來了一個疑惑:月球上的水資源到底是從哪來的呢?最近,天文學家們在《行星科學》雜志上發表論文,提出了一個大膽的猜想,那就是月表的水來自遠古時期月球的火山噴發!

很多人很難將月球和火山噴發聯系在一起,因為今天的月球幾乎沒有任何板塊構造活動,更沒有火山噴發。但是,在很久以前,月球也曾經非常活躍。即使站在地面上,我們也能夠看到滿月上有一些陰影區域,這些區域就是大規模的火山活動形成的火山巖平原。

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科學家們認為,至少在42億年前,月球就開始出現大規模的火山活動了。此前的研究認為,月球的火山活動一直持續到了28億年前。根據我國嫦娥五號帶回來的巖石樣本的分析結果,月球的火山活動甚至持續到了距今20億年前。還有科學家認為,直到距今10億年前的時候,月球最後的火山才逐漸熄滅。

最活躍的時候,月球表面的火山數量可能超過了1萬座!要知道,在今天,太陽系火山活動最頻繁的天體是木星的衛星木衛一,其表面也僅有400多座活火山。想像一下,上萬座火山同時噴發的月球,該是何等的壯觀!

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除了壯觀之外,這些活火山還會帶來大量的火山氣體,其主要成分就是一氧化碳和水蒸氣。根據現有的理論,這些火山氣體會在月球表面形成一個短暫的大氣層,不過這個大氣層很脆弱,其中的氣體會很快流失到太空之中。

研究人員思考:這些火山氣體中的水蒸氣會不會沒有完全逸散到太空中,而是有一部分能夠像冰霜一樣落在月球表面,並被保存到今天呢?如果答案是肯定的,那就可以解釋今天月球上的水是從哪裡來的了。

為此,美國科羅拉多大學博爾德分校的行星科學家Andrew Wilcoski帶領著自己的科學團隊,對月球火山噴發的水資源能夠留存到今天的量進行了研究。他們通過計算機建模的方式進行了研究,得到了令他們滿意的答案。

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在建模過程中,他們將當時月球火山的大規模噴發頻率設定在了平均每22000年一次的水平。在此基礎上,研究人員利用計算機模擬了火山氣體逃逸到太空中的速度,並將其與水蒸氣冷凝、結冰和固定在月球表面的速度進行了對比。

結果表明,在火山氣體形成的稀薄大氣層持續存在1000年長度的情況下,大約有15%的水蒸氣能夠在月球的夜晚凝結成冰,降落到月球表面,其總質量可以達到8.2萬億千克,也就是82億噸!

研究人員指出,盡管隨著時間的推移,有一部分冰會在太陽照射的情況下重新升華為水蒸氣,並有可能逃逸到太空中。但是在數十億年的月球火山活動過程中,仍然有大量的水冰留在了月球表面,成為了今天月表水冰的重要組成部分。

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Wilcoski介紹:「我們的模型表明,在這段時期內被噴發出來的所有水蒸氣中,大約有41%的部分會在月球的兩極凝結成冰,其厚度可以達到數百米。」

盡管科學家們相信月球表面有大量的水冰,但想要開發這些水資源仍然不是一件容易的事。因為這里提到的月球表面,不僅僅指的是水在月球巖石的上方形成固體,而是存在著各種各樣不同的形式。

在低緯度區域,水已經和巖石發生了復雜的作用,形成了礦物質中的結晶水;有一部分可能深藏在月表以下數米的深度,同樣難以開采;還有一部分可能經歷了隕石撞擊,導致水和熔化的巖石結合,最終被封鎖在火山玻璃中。

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不管怎麼說,這一次的研究讓科學家們找到了月球的遠古火山給今天的月球表面帶來水冰的證據,讓我們對這個問題有了新的認識。至於未來登月的人類如何獲取這些水資源,那就是科學家們接下來需要研究的問題了。

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