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  雷达数据显示沙克莱顿陨石坑内部可能存在水冰。月球勘测轨道器(LRO)搭载的微型射频设备进行的实际观测确认这里含有水冰,随后与水冰含量从0.5%到10%之间的不同情况进行比对,得到水冰含量介于5%~10%之间的结论

  据美国宇航局网站报道,研究显示月球南极沙克莱顿陨石坑坑壁物质中最多有5%~10%是由水冰组成的。

  科学家们使用美国宇航局月球勘测轨道器(LRO)上搭载的微型射频雷达设备(Mini-RF)对这一靠近月球南极且位于永久阴影区中的陨石坑壁物质中水冰最大含量进行了估算。根据一个由美国波士顿大学遥感探测中心的布莱德利·汤姆森(Bradley Thomson)率领的科研小组的计算,这里的物质中水冰成分可以占到质量百分数的5%~10%。

  月球勘测轨道器项目科学家,美国宇航局戈达德空间飞行中心科学家约翰·凯勒(John Keller)表示:“这些来自微型射频雷达设备小组的探测结果为了解月球上水体的演化历史做出了贡献。”他说:“月球勘测轨道器上的一些设备在这一过程中做出了独特的贡献,但是只有雷达可以穿透地面,找到隐藏的水冰迹象。”

  沙克莱顿陨石坑是未来月球探测的一个重点地区,而此次则是首次对这一地区进行轨道雷达测量。观测结果显示这里存在一个加强的雷达极化信号,这一信号符合一个表面粗糙,并且含有少量水冰的成分特点。汤姆森和他的同事们已经在近期出版的《地球物理研究通报》上报告了他们的此项发现。

  微型射频雷达设备设备首席科学家,约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的本·布塞(Ben Bussey)表示:“这个陨石坑的内壁处于永久阴影区,因此这里是一个‘冷库’,这种环境足以允许水冰在其中逐渐积聚。”他说:“雷达数据符合一种含有少量水冰,大部分内壁月壤物质呈现干燥的情形。”

  这一发现支持了一种长期以来便有的理论,那就是在月球两极的永久阴影区可能允许存在水冰的积聚。来自近期探测器观测的大量线索早已改变了月球长期以来留给人们的干燥荒芜的印象。借助多台在空间运行的近红外光谱仪在月球上已经探测到薄薄的附着水膜以及氢氧根的存在。除此之外,在轨中子测量也发现在月球极地地区存在近地表氢原子丰度的增高,如果这些氢原子全部来自水冰,那么根据计算,这些氢原子所代表的水量大约将等同于该地区土壤物质按质量计算的1.5%。

  此次沙克莱顿陨石坑的考察结果同样也和先前月球陨坑观测和遥感卫星(LCROSS)得到的观测结果相一致,该探测器受控撞向月球南极地区附近另一个位于永久阴影区域的陨石坑,对撞击溅起的尘埃云进行的观测发现了水的信号。2009年,一台搭载在印度“月船-1号”上的雷达设备也在靠近月球北极的陨石坑内部探测到水冰沉积的痕迹。而使用月球勘测轨道器(LRO)上搭载的激光高度计以及远紫外探测仪获取的数据同样支持存在少量水冰的观点。

  汤姆森表示:“在这些陨石坑中我们没有看到类似地球上那样的冰原。这样的冰原会有非常明显的雷达信号,但是此次接收到的反射信号要比这微弱的多,这符合粗糙地形和少量水冰的特点。”

  本次对于月球沙克莱顿陨石坑的雷达观测是在2009年12月至2010年6月之间分三次进行的。雷达观测可以突破永久阴影区的限制并揭示出这里隐藏着的水或水冰,这些物质的雷达信号和其它周围的物质有所不同。另外,雷达探测还可以穿透1~2米的地面,探查近地表下方埋藏的水冰。此次对沙克莱顿陨石坑的雷达观测为这里的地表松散月壤下方近地表1米范围内的水冰含量设定了上限,大致约为质量百分数5%~10%之间。

  布塞表示:“我们将继续跟踪这项观测结果。Mini-RF设备目前正在利用从地面波多黎各的阿雷西博射电望远镜发射的信号持续获取最新的月球双基雷达图像。这些图像将帮助我们区分月面粗糙度和水冰,以便在未来更好的确定水冰存在的位置。”

  微型射频设备(Mini-RF)由美国约翰·霍普金斯大学应用物理实验室负责运行,它是美国宇航局月球勘测轨道器(LRO)搭载的7台仪器之一。美国宇航局戈达德空间飞行中心研制并负责月球勘测轨道器的运行控制。