NASA在阳光照射的月球表面发现水

NASA在阳光照射的月球表面发现水

NASA在阳光照射的月球表面发现水

美国宇航局刚刚举行新闻发布会，公布月球重大发现：科学家在飞机上通过同温层红外线天文台的望远镜，首次在月球的阳光照射下发现了水。

同温层红外天文台，英语：Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy，缩写：SOFIA，是美国宇航局、德国航空太空中心、和大学太空研究协会 URSA共同合作的项目，是由一架波音747SP 改装上2.5 米直径反射望远镜，在约12,496米的高空进行红外线天文学研究的飞机。

它的能力使它几乎能在地球大气层内所有的水蒸气之上飞行 能够观察到一些被大气层拦阻不能被地基设备观察到的红外波长，并且飞行至地球表面上的任何一点进行观测。每周进行3或4晚的飞行观测。

它的主要科学目标是研究行星的表面和大气层组成；研究彗星的组成、演化和结构；以及探讨星际物质的物理和化学性质、探索恒星和其它天体的形成。

SOFIA在月球的Clavius火山口中发现了分子水H2O，Clavius火山口是月球南半球从地球上看到的最大的火山口之一。这一发现表明水可能分布在整个月球表面，而不仅限于阴凉的地方。

先前对月球表面的观察发现了某种形式的氢，但无法区分水 H2O及其化学上的近亲羟基 OH。新的数据显示，水被困在分布在月球表面的土壤中，浓度为百万分之100至412 大致相当于一瓶12盎司的水/每立方米。结果发表在最新一期的《自然-天文学》上。

NASA总部科学任务部天体物理处处长Paul Hertz说。“我们有迹象表明，H2O——我们知道的熟悉的水，可能存在于月球的阳光照射下，” “现在我们知道它在那里。这一发现挑战了我们对月球表面的理解，并提出了与深空探索有关的资源的有趣问题。”

作为比较，撒哈拉沙漠的水量是SOFIA这次在月球土壤中检测到的水量的100倍。尽管水量很少，但这项发现提出了新的问题，即如何产生水以及水如何在恶劣、无空气的月球表面上持续存在。

水是我们深知的深空珍贵资源，是生命的重要组成部分。所发现的水是否容易获得作为资源使用尚待确定。根据NASA的Artemis计划，该机构将于在2024年将第一位女性和下一个人送入月球表面，以全面了解月球上是否存在水。

SOFIA的结果是建立在过去多年研究月球上水的研究基础上的。当阿波罗宇航员于1969年首次从月球返回时，它被认为是完全干燥的。在过去20年中，轨道飞行器和撞击器飞行任务，例如NASA的月球陨石坑观测和感知卫星，证实了月球两极周围永久阴影的陨石坑中有冰。同时，包括卡西尼号任务和“深撞击”彗星任务，以及印度航天研究组织的Chandrayaan-1任务在内的数种航天器，以及美国宇航局的地面红外望远镜设施，都在月球表面上大范围观察，并发现了日冕器中存在水合作用的迹象。但是，这些任务无法明确地区分其存在的形式——H2O或OH。

SOFIA提供了一种看月球的新方法，可以更清晰地看到红外宇宙，其FORCAST望远镜的高敏度红外摄像头，能够拾取水分子特有的特定波长 6.1微米，并发现了阳光明媚的Clavius火山口中相对令人惊讶的水分子浓度。

NASA研究：月球的金属含量比地球的要高！

月球，是地球的保护神。如果没有月球的话，地球上的生命将不可能诞生。而有关月球的形成，学界主流理论倾向于“大碰撞说”。这理论指的是，在大约45亿年前，有一颗相当火星大小的小行星“忒伊亚 Theia”和地球正面碰撞，两者碰撞产生的碎片在地球周围吸积形成了早期的月球。如果这是真的，那月球的金属含量应该与地球大致相同，但结果不是。

NASA小组发表于《地球与行星科学快报》的一项研究报告称，通过月球侦察轨道器 LRO上的微型无线电频率 Mini-RF仪器返回的数据，在月球的某些部分，特别是月球表面较大较深的陨石坑区域，月球岩石中的金属浓度远高于地球上某些岩石中的金属浓度。

由南加州大学的研究负责人埃萨姆赫吉 Essam Heggy博士领导的团队重点研究了月球陨石坑底部的细尘成分。月球表面上古老的高地构造特征，证明月球在38-41亿万年前曾遭受强烈的陨石撞击，而陨石坑中的细尘是陨石撞击期间从月球表面飞出后降下的残留物。同时团队注意到“介电常数 指的是比较矿物和空间真空传输电场的能力的数字，随着陨石坑大小增加”。发现直径小于5公里的陨石坑，介电常数范围从2.3到3，而大于5公里的陨石坑则为3到3.8。

结果发现在陨石坑越深的地方，金属含量就越多。这表明月球表面的铁和钛的氧化物含量较低，但月球地下深处的金属含量要比想象中高得多，特别是在月球的北半球。这不得不令团队感到惊讶和困惑，因为这会对“大碰撞说”理论提出新的问题。

同时大碰撞理论之所以被质疑，是因为科学家发现月球的氧化铁浓度比地球高得多。虽然有科学家发现氧同位素差，提出重力因素导致更重的同位素会更靠近太阳方向来解释，但这种说法说服力不足。

埃萨姆解释：“提高我们对月球实际金属含量的了解，可以使科学家对月球的形成有更深的了解。而通过探索月球的如何形成，有助于揭开太阳系中200多个其他卫星的来源，以及我们可以对地球的形成有更深的认识。”

其实大家可以这么理解，学家们一直试图找出更多证据解开月球的身世之谜，但相比其他理论，大碰撞理论是目前最能解释月球的起源的一个理论。不过去年有科学家提出一个新的说法——联合体。因为从现有的观察，行星之间的碰撞通常不会造成环绕行星的尘埃盘，即不会产生行星 卫星，取而代之的是一种介于行星和尘埃盘之间的状态，科学家称之为“联合体 synestia”，它可以解释很多月球上的不解之谜。当然，这理论也并非毫无瑕疵。

总而言之，月球比我们想象中的要神秘。也期待我们的“嫦娥”系列能更早带回一些月球样本，帮助解开月球起源和演化之谜。

八个国家签署NASA月球协议 为探索月球制定规则

腾讯科技讯 10月14日，美国宇航局 NASA于当地时间周二宣布，已有七个国家加入该国行列，签署了所谓的“阿耳特弥斯协议” Artemis Accords。这是一系列双边协议，旨在制定和平利用太空的规则，并规范月球表面的行为。这些规则将允许私营公司开采月球资源，创建安全区以防止冲突，确保各国对其太空计划采取透明行动，并分享他们的科学发现。

在宣布上述消息之前接受采访时，NASA局长吉姆布里登斯廷 Jim Bridenstine表示，这些协议“旨在创造所有国家都能同意的行为准则，以便我们能够在保持和平与共同繁荣的基础上在太空中向前推进，并避免任何可能导致冲突的混乱或模棱两可的情况。”

NASA在与美国国务院和国家太空委员会 National Space Council合作制定了一套探索月球的规则草案后，早在5月份就宣布了创建“阿耳特弥斯协议”的意图。该文件的名字涉及NASA的“重返月球计划” Artemis计划，这是一项雄心勃勃的计划，旨在将第一名女性和下一名男性送上月球。NASA希望为该项目与多个国家合作，以确保其他国家可以就将机器人和人类送上月球表面的最佳实践达成一致。

NASA向其他国家发布了协议草案，在获得他们的意见后，该机构提出了最终文件，其中包括月球采矿等方面的标准，以及如何处理月球表面的冲突。布里登斯廷表示，主要目标是让每个人在月球探测问题上达成一致，并防止未来出现任何国际误解或冲突。他还说：“当我们想到阿耳特弥斯协议时，我们试图做的是建立每个国家都能同意的行为规范。”

布里登斯廷说，“阿耳特弥斯协议”将建立在1967年签订的《外层空间条约》基础上，该条约禁止在太空中使用核武器，并禁止各国对月球或其他天体提出主权要求。布里登斯廷说：“阿耳特弥斯协议中没有任何内容与《外层空间条约》相冲突，它将继续迫使各国遵守该条约。”

然而，《外层空间条约》的规则相当含糊，这意味着在各种条款上有很大的解释空间。“阿耳特弥斯协议”的目标是在不经历缓慢条约制定过程的情况下，更清晰地说明美国希望如何探索月球。布里登斯廷说：“我们这样做是为了遵守《外层空间条约》。NASA正试图创造一种动力，使《外层空间条约》能够真正得到执行。”

已经签署“阿耳特弥斯协议”的七个国家分别是英国、澳大利亚、加拿大、日本、卢森堡、阿联酋和意大利。这可能并非是全新的组合，因为像日本这样的国家长期以来始终是国际空间站的合作伙伴。而澳大利亚和阿联酋等国家的太空计划相对较新，不过正取得快速进展。布里登斯廷说，周二的活动只是一个开始，其他国家很快就会加入。他说，最终美国将在月球和其他地方建立“有史以来规模最大、最多样化的国家联盟”。

NASA表示，该机构也与其他有兴趣签署协议的国家进行了交谈，但这七个国家能够以最快的速度完成跨部门进程。根据NASA的说法，这意味着甚至在今年年底之前，可能就会有更多的国家签署协议。NASA负责国际和机构间关系办公室的代理副局长迈克戈尔德 Mike Gold说：“这第一份声明在很大程度上代表着一份开始，而不是宣布加入该协议的国家结束。”

签署“阿耳特弥斯协议”也将是任何希望与美国在“重返月球计划”中合作的国家将宇航员送回月球表面的要求，但并不是所有的国家都对这些协议或登月计划做出了积极反应。俄罗斯航天局局长德米特里罗戈津 Dmitry Rogozin此前曾将这些协议比作入侵行为，这将导致另一个“伊拉克或阿富汗”。在此前的全球太空会议国际宇航大会上，罗戈津称俄罗斯不太可能参加NASA的月球任务，他说这项任务“太以美国为中心”。

罗戈津表示，NASA的月球探测方法将使用绕月轨道上一个名为Gateway的空间站，这与各国在国际空间站上的合作不同。他还说：“这里最重要的事情是将这个项目建立在国际合作原则的基础上，这些原则曾被用于国际空间站的飞行。如果重新考虑将这些原则作为该计划的基础，那么俄罗斯航天局才会考虑参与。”

布里登斯廷称：“Gateway使用的是与国际空间站完全相同的国际协议，即IGA。”他补充说，NASA已经“与俄罗斯航天局分享了我们希望就Gateway合作的意愿，看看他们是否感兴趣，我们还没有得到回复。”

NASA官员还表示，即使俄罗斯不是“阿耳特弥斯协议”的签署国，这些协议也将取得成功，因为它们将为世界创造一个可遵循的基准。NASA负责国际和机构间关系办公室的代理副局长戈尔德说：“先例很重要，通过与我们的合作伙伴一起拥抱我们的价值观，我们正在创造一种记录，一种行为规范，它将影响整个世界继续进行透明、和平和安全的太空探索。”

举例来说，“阿耳特弥斯协议”的签署国将同意在宇航员受伤的情况下帮助提供紧急援助。他们还将同意保护历史遗迹，如阿波罗11号的月球着陆区。他们还将同意透明地公布他们的太空计划，并共享科学数据。这些协议将允许各国或公司创建“安全区”，以便他们能够不受干扰地努力开采资源。

NASA希望在协议中阐明的一个重要问题是，各国可以拥有和使用来自月球的资源。作为其重返月球计划的一部分，NASA希望提取月球物质，例如被认为藏在月球陨石坑阴影中的月球泥土或水冰。《外层空间条约》禁止各国对另一个行星提出主权要求，但美国的政策是，国家和公司可以拥有他们从其他星球获取的材料。布里登斯廷说：“《外层空间条约》第二条规定，你不能将月球作为国家主权。我们完全同意并欣然接受这一点。我们还认为，就像在海洋中一样，你可以从月球获取资源，但这并不意味着你拥有它。”

这是对《外层空间条约》的一种解释，但并不是每个人都同意。上周，两名研究人员在《科学》 Science杂志上撰文，呼吁各国直言不讳地反对这种解释，美国应该通过联合国条约程序，才能就太空采矿进行谈判。研究人员写道：“必须看到NASA行动的本来面目，即这是一种协调一致的战略努力，旨在将国际空间合作转向有利于美国短期商业利益的方向，而不考虑其中涉及的风险。”

戈尔德表示，如果多个国家在同一地点争夺相同的资源，能够在不受干扰的情况下安全地在那里运营将至关重要。他说：“我认为任何国家都会感兴趣的、最有价值的资源就是南极的水冰。因此，如果我们对这类资源进行竞争，这是我们将不得不应对的一个领域。”

但他也表示，开放是有价值的，这样各国就可以避免任何混乱和潜在的冲突。戈尔德称：“我们需要保持透明，这样人们才能知道你要去哪里，你在做什么，你打算如何运作。以月球探测车为例，它要在月球上走多远？它将在什么样环境空间内运行？我们如何确保当其他国家的探测车前往附近地区时，它们之间不会互相干扰？“

协议涉及的另一个主题是互操作性的想法，即来自不同国家的航天器应该设计和建造成兼容模式。这是即使是没有签署协议的国家也可以达成一致的。俄罗斯航天局局长罗戈津呼吁NASA设计其主要的重返月球元素之一，即名为Gateway、绕月运行的空间站，这样未来的俄罗斯飞行器也可以对接到空间站。

归根结底，“阿耳特弥斯协议”仍然只是一套指导方针，没有任何明确的执行机制。如果一个国家签署了协议并违反了其中一项条款，不会产生任何真正的后果。然而，布里登斯廷希望，其他国家的参与将足以确保各国按照协议行事。他说：“我认为可以对那些选择加入阿耳特弥斯计划但又不遵守规则的国家施加更大压力。”

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