2025-04-04 20:26 来源:本站编辑
当人类想象在月球、火星或其他星球上生活时,如何维持生命的问题围绕着氧气、食物和水等物质必需品。我们知道月球上有水,但我们如何找到水呢?是在陨石坑里吗?阴影区域?波兰人吗?知道在哪儿E是天文这是在月球上成功生活的最佳机会,而迄今为止,这一直是科幻小说的内容。
加州大学圣地亚哥分校的研究人员可能会通过提供一根占卜棒来指导未来的太空任务,包括美国宇航局的阿尔忒弥斯计划,该计划旨在探索并最终居住在月球上,从而将科幻小说变为现实。他们的研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)的一期特刊《月球和火星上的水》上,封面上是阿尔忒弥斯一号。
研究人员包括加州大学圣地亚哥分校化学与生物化学杰出教授马克·蒂埃曼斯和布鲁塞尔自由大学研究员、斯克里普斯海洋研究所校友麦克斯韦·蒂埃曼斯的父子团队。
1967年,诺贝尔奖得主哈罗德·尤里和詹姆斯·阿诺德——他们都是加州大学圣地亚哥分校化学系的教员——是首批收到阿波罗11号月球样本的人之一。尤里是最早提出月球上有水的理论的科学家之一,特别是在月球两极的永久阴影区域。今天,科学家们认为月球上的水起源于三个来源之一:
原产于月球,由太阳风(当 来自太阳的氢在月球和火星上以高能量与氧发生反应,可能产生水)沉积(来自撞击地球的冰彗星) 进入月球表面)。在地球上,人类文明经常出现在水体附近,在太空中也不例外。在月球上,了解水源的来源是很重要的,因为这将为宇航员提供指导,告诉他们在哪里建立基地和栖息地是最谨慎的。
为了了解月球上水的来源,摩根·纳恩·马丁内斯(当时是加州大学圣地亚哥分校的研究生)从1969年阿波罗9号任务收集的月球岩石中提取了非常少量的水。从岩石中获取水听起来似乎不太可能,但通过“热释放”是可能的,这是一个将月球样本加热到50、150和1000摄氏度(分别为122、302和1832华氏度)的过程。事实证明,这些岩石出奇地“湿”。
最低的温度释放出轻束缚的水分子——这些分子通过微弱的吸引力附着在其他分子(在这种情况下,是月球岩石)上。在1000摄氏度时,紧密结合的水分子被释放出来,这些水分子更深入地嵌入岩石中。
通过这个过程,气体水分子被收集起来,然后被净化,只剩下氧气。研究小组随后测量了三种不同氧同位素的组成。
同位素是同一元素的原子,它们有不同数量的中子,这改变了它们的质量——中子越多,原子就越重。这些测量在确定物质的来源和年龄方面特别有用。
把它想象成太空取证。就像人类有独特的指纹一样,彗星和太阳等天体也有独特的特征。科学家们可以通过氧同位素测量来确定水的来源。
他们的数据显示,大部分月球水可能来自月球本身或彗星撞击。与普遍的看法相反,太阳风对月球的水储存并没有显著的贡献。
“这项研究的好处在于,我们使用了最先进的科学测量方法,它支持了关于月球水的常识——大部分水从一开始就存在,更多的是由于这些冰冷的彗星撞击而增加的,”麦克斯韦·泰森斯说。“更复杂的太阳风提取水的方法似乎并没有那么有效。”
虽然这不是论文的主要内容,但研究人员也测量了火星上的样本。如果美国宇航局的阿尔忒弥斯计划能够成功地将人类殖民到月球上,那么这将是人类居住火星的最终任务的好兆头。
“这种工作以前没有做过,我们认为它可以为美国宇航局提供一些有价值的线索,了解月球上的水在哪里,”马克·泰森斯说。“阿尔忒弥斯的真正目标是到达火星。我们的研究表明,火星上的水可能至少和月球上的一样多,如果不是更多的话。”
当然,找到水源只是第一步。要想从月球岩石和土壤中大量提取出足以维持生命的水,还需要进一步的技术进步和发现。