越来越多的探月任务会污染珍贵的月冰?

2021年2月10日18:17:57 评论 47

越来越多的探月任务会污染珍贵的月冰?

美国宇航局的VIPER月球车将配备一个1米长的钻头,可以钻入月球土壤收集样本。新浪网讯,时间2月10日电据外媒报道,随着中国登月取样任务的成功,新一轮“月球热”也开始了。未来三年,俄罗斯、印度、中国、日本和美国计划在月球表面着陆至少八艘航天器。

历史上第一次,几个即将到来的任务将探索月球的极地。极地是月球上最有趣但最敏感的区域之一。科学家们期待着研究这些陨石坑中的水冰。但他们也担心,随着越来越多的航天器前往月球,它可能会污染冰。

这些冰对科学家来说非常重要。有些人想通过分析月球冰样本,找出几十亿年前地球和月球上的水是如何以及何时开始积累的。有些人想利用月球冰作为燃料,在未来的月球基地发射火箭。

现在,这些探险者面临着一个艰难的选择。他们应该立即挖掘,找出如何开采月球冰并将其转化为燃料吗?还是应该慢慢推进,小心翼翼的保护冰封的科学记录?“一些科学家建议我们现在根本不应该靠近这些冰,否则我们肯定会摧毁它们。”美国圣母大学的地质学家克莱夫尼尔(Clive Neil)指出,“其他人认为,既然我们需要他们,不如放手。”

这些争端必须尽快解决。美国宇航局正计划在月球南极开展一系列科学研究项目。首先,它将在2022年发射一个机器人着陆器,几年后,它将把宇航员送上月球,实现自1972年以来人类第一次登上月球。

国家科学、工程和医学科学院(NASEM)最近发表的一份报告指出,为了有效地进行探索,美国航天局需要确定探索月球极地的任务的优先次序。国际空间研究委员会(COSPAR)也在评估目前的情况,并将在未来几个月内决定是否为月球航天器发布新的准则。NASA还在等待国际航天委员会的决定。届时,NASA也可能更新自己的规定,以确保对探月持更负责任的态度。

美国宇航局行星保护官员丽莎普拉特指出,随着月球探测任务的增加,“我们有义务不阻碍未来的科学研究。”但问题是,“我们到底该怎么办?”

任务冲突

到目前为止,还没有飞船直接调查过月球的极地和隐藏在这里的冰层。唯一靠近月球极地的是印度登陆者维克拉姆。2019年,着陆器未能在月球着陆,在离月球南极约600公里处坠毁。去年12月,中国嫦娥五号在月球中纬度地区成功完成月球岩石采样。它的继任者嫦娥六号计划于2023年登陆月球,收集月球冰和岩石样本,并将其带回地球。此外,日本和印度也计划将机器人送到月球南极进行调查。

NASA紧随其后。特朗普总统任期内,NASA准备了一系列以极地为重点的探月任务。根据目前的计划,NASA将于2022年发射两个机器人着陆器到月球南极,一个名为VIPER的大型火星车将于2023年发射,它将钻入月球土壤,用一米长的钻机开采月球冰层。接下来,宇航员最早将在2024年登陆月球,探索冰冷的陨石坑。在美国国家航空航天局上个月发布的一份报告中,提到其调查目标可能包括收集月球冰,并将处于冻结状态的样本带回地球实验室进行研究。

五十年前,当阿波罗宇航员第一次踏上月球表面时,没有人会想到这些探索任务可能会污染月球上的冰。毕竟,当时的研究人员认为月球是一颗极其干燥的行星。直到近十年左右,人们才意识到月球上的许多地方都存在水,包括极地环形山中的水冰。科学家甚至在不止一个阳光普照的地方发现了矿物质中含有的水分。

这些水可能是由富含水的小行星或彗星,或者是太阳风带到月球上的。其中一些可能来自月球内部,在火山爆发时被带到地表。然而,不管来源如何,月球上的水可以为我们提供至关重要的科学信息。

月球极地陨石坑中的冰可能已经积累了数十亿年。如果是这样,那么这些冰不仅记录了月球,也记录了地球的早期历史。月球可能是由45亿年前一个巨大的天体撞击地球时的飞行碎片形成的,所以两者的历史密切相关。在地球上,板块迁移等地质活动抹去了大部分早期痕迹。但是月球上没有这样的地质活动,所以是一个极好的研究对象。

美国宇航局艾姆斯研究中心的行星科学家阿里尔多伊奇说:“月球上的水的历史为太阳系的进化提供了许多线索。”

污染月球

考虑到月球上冰的重要性,许多研究人员在探索时都很谨慎。其中有人特别关注火箭尾气污染月球冰层的可能性。

越来越多的探月任务会污染珍贵的月冰?

这张照片显示了月球周围冰的分布。去年,约翰霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家帕瓦西普雷姆(Pawasi Prem)和他的同事模拟了一个中型着陆器到达月球南纬70度时可能发生的情况,该着陆器距离月球南极的冰坑只有几百公里。模拟结果表明,火箭发射的水虽然不多,但一旦释放,就会扩散到整个月球表面,短时间内无法消除。即使过了两个月球日(相当于地球上的两个月),火箭排出的水仍有30%到40%会留在月球上,大部分会在北半球凝结成冰。"最大的问题是水蒸气可以漂移到任何地方."所以月球的极地区域已经被之前的探索任务污染了。

在2020年的一项调查中,国际空间研究委员会询问了数百名行星科学家

对于月球探索任务干扰极地科学环境的担心程度。超过70%的人表示,他们最担心这些任务造成的污染可能会破坏月冰中保存的科学记录。

包括普雷姆和多伊奇在内的19名科学家联合向NASA提交了一份白皮书,建议在月球南极或北极陨石坑先开展一次所谓的“起源项目”,在探测器接踵而至之前,先采集一些较为纯净、未受污染的样本,来帮助科学家了解这些冰在月球上的积累过程。通过这类任务,科学家将会了解到月冰中留存的科学记录是多么宝贵,也可以借此判定月冰开采活动是否应推迟进行。

NASA目前并没有拨给该任务的资金,并且仍计划向月球极地派去多枚探测器。但NASA也在聆听科学家的意见。正如普拉特指出:“我们需要在资源利用与科学探索之间找到一个平衡点。”

与此同时,假如国际空间研究委员会发布了新的探月指导方针,NASA与其它国家的航天局可能也会这么做。该委员会目前的指导方针要求各国列出探月任务中携带的全部有机物质,如碳化合物、涂料、粘合剂等等。这可以在一定程度上减轻科学家对污染月球的担忧,因为有了这样一份清单,科学家便可得知哪些人造材料进入了月球环境。在更新后的指导方针中,可能还会要求各国航天局列出火箭或宇航员生命支持系统排放的各类气体。中国航天局、以及商业公司SpaceX等相关方目前已经在与国际空间研究委员会探讨这些问题。

最终决策

不过,随着相关讨论持续进行,部分科学家不必对污染问题感到太过担忧。尼尔等人指出,火箭排出的水蒸气只会在月球表面结成一层极薄的冰,因此不费太多力气就能挖到下层的原始月冰。美国国家科学、工程与医学院近期发表的报告中也指出,月表下方埋藏的冰受污染的风险并不大。并且行星科学家凯文·加农认为,与月冰受到的污染相比,弄清冰在月球上的分布地点和规律要重要得多。

还有科学家提出了一些保护月冰的建议。有人提出,可以将月球两极中的一极保留下来、供科研之用,另一极则开放给资源开采与探索。还有人建议,在部分结冰的陨石坑中划出一块保留区。月球上陨石坑数量众多,有些比人的手掌还要小,有些直径则达10公里,况且我们没必要对每一个陨石坑都开展考察。

“我们必须确保从长远角度看待问题,”普雷姆指出,“谁知道未来的科学家有什么打算呢?”(叶子)

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