第一张月球水的地图
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翻译：贺玉影
校对：牧夫校对组
编排：胡暖暖
后台：朱宸宇
第一张月球上水的分布图可能会被未来在阿耳忒弥斯计划前往月球的探险家所用。
天文学家制作了第一张这样的地图：显示了月球上的水供应如何随着地理环境的变化而变化。毕竟没有大气层保护而备受撞击的月球，其表面上有许多的山脉和环形山。这张地图覆盖了月球面向地球那面的四分之一，是由美国宇航局的索菲亚平流层红外天文台（SOFIA）在被搁置前最后一年的观测中收集的数据组成的。
已退役的索菲亚现在在美国亚利桑那州的一个博物馆里展出
夏威夷大学的天文学家和该研究的共同作者保罗·卢西3月15日在美国得克萨斯州举行的第54届月球和行星科学会议（LPSC）上说：该研究的发现是基于SOFIA在6微米的波长上探测水的能力：“对水分子独特的敏感”。
上图为合成图片，SOFIA所测量的水的信号或“光的信号”，覆盖在2022年2月观测时的月球的图片上面。更深的蓝色表示水的浓度更高。(图片来源：NASA戈达德太空飞行中心科学可视化工作室/Ernie Wright)
以前的任务，如印度的Chandrayaan-1*，已经几乎在月球上寻找到了水的化学特征或指纹，但最终没有成功。水的化学指纹与它的亲戚羟基非常接近，羟基比水少一个氢原子。因此，以前大多数在3微米波长下观察月球的任务——与SOFIA在6微米波长下更敏感的红外观察不同——都无法区分令人困惑的类似水和羟基的分子。2020年，SOFIA成为第一个明确探测到月球南极有水的任务；研究人员当时计算出每一立方米的月球土壤中大约有340克的水。
*Chandrayaan，一系列印度月球空间探测器。Chandrayaan-1（chandrayaan是印地语，表示“月球飞船”）是印度空间研究组织（ISRO）的第一个月球空间探测器。2008年10月22日，一辆极地卫星运载火箭发射了590公斤的Chandrayaan-1，同年11月14日，Chandrayaan-1号发射了一艘小型飞船，月球撞击探测器（MIP），旨在测试未来着陆的系统，并在撞击月球表面之前研究薄薄的月球大气层。MIP在南极附近撞击，但在坠毁之前，它在月球大气层中发现了少量的水。
Chandrayaan-1 （图源：ESA）
“SOFIA提供了在6微米的波长下观察月球的唯一机会，”美国马里兰大学的研究员和该研究的共同作者凯西·霍尼拔在LPSC的演讲中说。“幸运的是，水在6微米处有一个独特的指纹，不可能与羟基搞混。”
所以霍尼拔的团队重新审视了SOFIA在2022年2月收集的数据。这一次，该团队不是试图找到有多少水，而是研究它在整个月球表面的存在是如何变化的。在南半球的一大块区域，数据显示，月球地形特征当中水独特的化学信号在晒不到太阳的内侧比暴露在阳光下的那些地方的要多得多。
上图展示了月球，其中SOFIA的月球水观测区域表示为蓝色。SOFIA已经拼凑出了第一张详细的、大面积的月球上的水分布图。新地图覆盖了月球表面60度纬度以下面向地球一侧的约四分之一，并延伸到月球的南极。(图源：美国宇航局戈达德太空飞行中心/Ernie Wright)
本次研究的共同作者威廉·瑞奇在LPSC的演讲中说道：“我们确实证实了水的存在，而不仅仅是在月球南半球的大部分地区广泛分布的羟基。”
该地区的特征之一，是著名的撞击坑：莫雷环形山（Moretus）——一个114公里宽的凹陷，几乎和夏威夷的大岛一样大，中央的山峰绵延2.1公里。研究人员发现，该山峰 “异常寒冷”的南面以冰的形式保留了更多的水，而它的北面，即每个月球日都有很长一段时间接受阳光照射的那一面，却在亏损。根据大学空间研究协会（USRA）的一份声明，这类似于“地球上的滑雪者知道接受太阳直射较少的山坡保留雪的时间更长”。
上图左边第一个标记了的大坑即莫雷环形山（Moretus）
在他们的演讲中，该研究的研究人员说，他们不能使用任何地面望远镜，因为地球大气层中的水阻挡了来自月球上的水的所有信号，霍尼拔说：“但是，SOFIA飞翔于地球大气层99.9%的水的上方，使我们能够探测到月球的水。”
这些发展中的一个开放性问题是所有的水来自哪里。科学家们有几个理论。小行星撞击，地球大气层的蒸发，太阳风的输送，以及有时来自月球本身的矿物。
保罗·卢西在一份声明中说：“我们在阿波罗时代的常识，即月球是极度干燥的，这是错的。我们已经知道这是错的，但问题是：错得有多离谱。”
他们希望即将进行的探索月球南极的任务可能会找到一个更明确的答案。例如，美国宇航局的挥发物调查极地探测车（VIPER，即Volatiles Investigating Polar Exploration Rover），计划于2024年发射，将绘制水-冰图，并帮助科学家发现这些水是否从月球深处萌生，或者仅仅是浅层和接近地表。
VIPER令人激动，还因为它是美国宇航局阿耳忒弥斯计划的一部分，预计将为宇航员提供他们所需的知识，将月球冰收获成足以安全饮用的水，甚至可能在未来为登陆器和火箭提供足够的燃料。
这项研究在3月15日发表于《行星科学》杂志的一篇论文中进行了描述。
责任编辑：郭皓存
牧夫新媒体编辑部
猎户座飞船和月球的合影，这张照片拍摄于2022年12月5日。图源：NASA
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