重大发现月球火山未来可能为宇航员提供水和火箭燃料(行星科学)

几十亿年前，一系列的火山爆发在月球上肆虐，使数十万平方英里的月球表面被炽热熔岩覆盖。在漫长的岁月中，这些熔岩形成了黑暗的斑点，使今天的月球表面呈现出独特的外观。科罗拉多大学博尔德分校（CU Boulder）的一项新研究表明，火山可能对月球表面留下了另一个持久的影响：点缀在月球两极的冰层，在某些地方，可能有几十甚至几百英尺厚。

这项新研究的主要作者、CU Boulder天体物理与行星科学系（APS）和大气与空间物理实验室（LASP）的研究生Andrew Wilcoski说：“我们把它设想为月球上随着时间推移而形成的冰霜。”

他和他的同事本月在《行星科学》杂志上发表了他们的发现。

研究人员借助于计算机模拟（或称模型），试图重现地球上出现复杂生命之前很久的月球上的条件。他们发现古老的月球火山喷出了大量的水蒸气，然后沉淀在地表，形成了可能仍然隐藏在月球环形山中的冰储存。如果当时有人类活着，他们甚至可能在月球表面白天和黑夜的交界处看到一丝丝的冰霜。

研究报告的共同作者Paul Hayne说，这对未来的月球探险家来说是一个潜在的奖赏，他们需要水来饮用和加工成火箭燃料。

APS和LASP的副教授Hayne说：“有可能在表面以下5或10米处，你有大片的冰。”

新的研究增加了越来越多的证据，表明月球上的水可能比科学家曾经认为的多得多。在2020年的一项研究中，Hayne和他的同事估计，近6000平方英里的月球表面可能被困住并挂上冰块，主要是在月球的南北两极。所有这些水首先来自哪里还不清楚。

Hayne说：“目前有很多潜在的来源。”火山可能是一个大的来源。这位行星科学家解释说，从20到40亿年前，月球是一个混乱的地方。在此期间，数以万计的火山在其表面喷发，产生了巨大的熔岩河流和湖泊，与你今天在夏威夷可能看到的特征不一样，只是更加巨大。

Hayne说：“它们几乎使地球上所有的喷发相形见绌。”

休斯顿月球和行星研究所的科学家们最近的研究表明，这些火山很可能还喷出了高耸的云层，主要由一氧化碳和水蒸气组成。这些云然后围绕着月球旋转，有可能形成稀薄和短暂的大气层。

这让Hayne和Wilcoski想知道，同样的大气层会不会在月球表面留下冰块，有点像在寒冷的秋夜后在地面上形成的冰霜？

为了找到答案，两人与LASP的研究助理Margaret Landis一起，开始尝试把自己放到数十亿年前的月球表面。

研究小组采用的估计是，在月球的高峰期，平均每22000年就会有一次火山爆发。然后，研究人员跟踪了火山气体如何在月球周围旋转，并随着时间的推移逃到空间。他们发现，情况可能已经变得冰冷。根据该小组的估计，来自火山的大约41%的水可能已经凝结成了月球上的冰。

Wilcoski说：“大气层在大约1000年内逸出，所以有足够的时间来形成冰。”

事实上，月球上可能有如此多的冰，可以想象，你可以从地球上发现霜的光泽和厚厚的极地冰盖。该小组计算出大约18万亿磅的火山水在那个时期可能已经凝结成冰。这比目前位于密歇根湖中的水还要多。而且该研究暗示，大部分月球水可能今天仍然存在。

然而，这些太空冰块不一定容易找到。大部分的冰块可能已经在月球两极附近积聚，并可能被埋在几英尺的月壤之下。

Hayne说，这又是一个让人或机器人回去开始挖掘的理由。他说：“我们真的需要深入研究并寻找它。”