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月亮是个大水库

 大科技杂志社 2019-11-08
月亮上真的有水,而且还不少!

月亮上有不少水

自人类能探索月球以来,人们就发现,月亮上的环境异常恶劣。热的地方很热,零上100多摄氏度,冷的地方很冷,零下100多摄氏度。表面没有空气,也没有水,干燥得尘埃到处飞扬。

为什么月球上没有水呢?很多人认为,月球上即使有水,也无法在月球上呆,因为太阳风直接就在月球表面吹过,任何裸露在外的水都会被太阳风掠走。

然而,自从2009年9月,令人振奋的消息就不断传来,钱德拉-1绕月探测器在月球反射回来的光中,探测到了水的影子,因为水会吸收特定波长的光线。同年12月,美国宇航局的L十字太空探测器也在月球南极的一个撞击坑中探测到了水。到2010年3月,美国宇航局报道,钱德拉-1探测器上的雷达在月球北极的40多个小撞击坑中发现了水,这些水都是以冰的形态存在,据估计,这些冰总量达6亿吨!

月亮之水哪里来

至此,科学家们不再探讨月亮上有没有水这个问题了,而是换成了下面的问题:月亮上的水哪里来?

这个问题,如果凭猜测的话,人们一般都会想到,应该是富含冰的彗星或小行星等小天体撞击月球后留下的。那么为什么只是在月球的南北极才会有冰呢?很显然的答案就是,落在其他地方的冰都被太阳风掠走了,只有处于月球南北极那些永不见阳光,也不受太阳风影响的撞击坑中才会有冰留存下来。

然而答案并不是这么简单。经过一段时间的探测和分析,科学家发现月球自己就可以生出水来!如果月球历史上没有冰质彗星的光临,照样会在两极地区积蓄那么多水!因为月球自己产生的水要比这6亿吨多得多,这6亿吨冰只是隐蔽较深的,没有被太阳风掠走的部分。

月亮如何造水

月球竟然会自己造水!那么月球是如何造水的呢?原来,虽然月球没有空气和足够强的磁场,这是月球的弱点,但同时也是它造水的得天独厚的条件。

没有空气和强磁场的月球表面很容易被太阳风光临,太阳风都是带电粒子组成的,其中有大量的氢离子。吹拂到月球表面的氢离子大部分会被月面岩土吸附,只有少量会被反射回空中。被岩土吸附的氢离子会从周围获得一个电子,变成氢原子,氢原子极其活泼,又会与岩土中的氧结合,生成水。

这个过程很奇妙,这么奇妙的过程,科学家是如何知道的?

原来科学家通过钱德拉-1探测器上搭载的仪器,发现月球表面竟然会向外喷发氢原子,这很奇怪,月球表面即使有氢,怎么会变成原子自己跑出来呢?经过深入的分析,科学家才发现,原来这些氢原子就是被月球表面反射回来的太阳风氢离子,只是这些氢离子在月球表面获取了电子。既然氢离子很容易在月球表面变成氢原子,那么活泼的氢原子与含氧的物质反应是避免不了的,这在实验室中是很容易发生的反应,反应的结果就是生成水。

月亮藏水有妙招

月亮会造水的过程早就有人想到了,只是他们以为即使生成了水,水也会很快被太阳风掠走了。于是他们分析的结果是,月亮时时刻刻在造水,但却依然干燥,月亮留不住水。

这次冰的大量发现说明,月亮有藏水的妙招。

太阳风吹拂的地方,水生成之后,确实就被太阳风蒸发了,不过,被蒸发的水去了哪里?就是需要留意的话题了,有的随太阳风飘到远方,有的则会弥漫扩散到极冷的两极撞击坑内,并因低温而迅速冷凝下来。

另外,月球两极的坑内虽然太阳风吹不到,但是周围的氢离子还是很容易弥漫进去的,这就像地球上的山洞,风吹不进去,但却不会缺少空气。因此月球两极坑内的岩土也能吸附大量氢离子,同时,坑内的极低温度让水生成之后就变成了冰,冰不断生成不断累积,不像液态水那样容易蒸发。于是如今,月球两极地区已经积累了数亿吨的水。

月亮有水,意义太重大了

如果真是这样,不光是月球上可以这么制造水,所有能接触到氢离子的类地行星或卫星也都可以这么制造水。包括彗星为什么含有那么多水,也可能是通过这种方式制造出来的。

如果真是这样,那么将来在月球上建造月球基地就少了一个大麻烦,原来的水问题已经不是问题了,只需要考虑如何从月球两极采集和提纯水就可以了。

同时,利用月球上强烈的太阳光可以产生足够的电能来电解采集到的水,进而制造出氧气,有了氧气,在月球上生活就少了一个最大的麻烦——生命的呼吸问题。

这样一来,月球基地的建造将会因月球上水的发现而大大加快进程。其他星球的探索计划也因月球上的水而受到启发,将来登陆类地行星将不再是想像中那么难了,因为类地行星一般都不会缺水。

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