研究揭示了月球的黑暗陨石坑

下一波于2020年飞往火星的机器人浪潮可能会为科学家们提供对地球最近的邻近星球的前所未有的了解。但是，在地球自己的月球上，离家更近的地方还有许多悬而未决的谜团。

上周在旧金山举行的AGU秋季会议上，行星科学家提出了新的见解，它们对被困在月球黑暗陨石坑中的化学物质以及它们在那里收集所必需的条件进行了研究。研究人员说，这项研究可以帮助科学家了解这些化学物质是否可能成为未来登月任务的潜在资源。

地球绕太阳运动时绕其轴倾斜。这意味着，在任何给定的时刻，地球的一个极点都比另一个极点更靠近太阳(这解释了为什么美国人前往海滩而澳大利亚人则向上倾斜)。但是地球的月亮不会像这样倾斜。取而代之的是，在月球两极附近有陨石坑，它们从未受到过任何阳光照射。这些陨石坑永久地被寒冷的黑暗所吞没，被适当地称为冷阱。

月球的陨石坑是数十亿年来一直坠入月球的彗星的伤痕。这些彗星由水蒸气，二氧化碳和甲烷等化合物制成。如果没有像地球这样的大气层的保护，这些化学物质中的大多数会在阳光下分解并逃逸到太空中。但是，如果这些化学物质(因其低沸点而被称为挥发物)最终落入月球的冷阱中，则它们可以保持冻结状态数十亿年。

约翰·霍普金斯大学的行星科学家达娜·赫尔利(Dana Hurley)说：“了解挥发物和这些冷阱的存量确实有利于成为潜在资源。”如果人类曾经在月球上建立定居点，他们可以用水来消费，以甲烷为燃料。在一项新的研究中，海莉和她的同事研究了挥发物在月球冷阱中收集所需的条件。

识别冷阱中的挥发物具有挑战性，因为它们被笼罩在黑暗中。十多年来，NASA的月球侦察轨道器(LRO)一直在测量来自恒星和太空氢的微弱紫外线，并反射出月球的冷阱。2019年，科学家检查了一个名为Faustini的陨石坑的反射数据。他们发现了与冰相对应的反射突变，但是他们认为这可能表明二氧化碳的存在。

为了了解未知挥发物是二氧化碳的可能性，Haley决定探索首先需要多少二氧化碳才能使其最终进入冷阱。“对于您在月球某个地方释放的每个二氧化碳分子，有多少百分比会使其进入法庭陷阱并粘在那里?”赫尔利解释。

利用来自NASA LRO的有关冷阱尺寸和温度的数据，Haley进行了概率分析，称为蒙特卡洛模拟，以确定将多少二氧化碳排放到冷阱中。赫尔利说：“我释放出粒子，然后按照它们的轨迹运动。”她考虑了分子在到达冷阱之前会被阳光分解的可能性。

海莉的模型预测，在月球上释放的所有二氧化碳中，有15%到20%的任何地方都会被困在冷阱中。考虑到冷阱的表面积相对较小，这比以前的预测要高，对于Hurley而言，这是一个非常令人惊讶的结果。

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