2023年4月17日，NASA发布了一条关于月球的激动人心的消息，我们非常乐意向公众报告这些内容。正如大多数人所想的那样，NASA对月球表面的水资源有了新的发现。除了月球上固态水年龄的有力证据外，这项新研究还发现，丰富的水资源散布在月球表面，无论是在暴露在阳光直射的区域还是在永久掩埋在阴影中的斑块中。 在期刊《自然天文学》上发表的两篇论文重新定义了月球，并阐明了它储存宝贵的自然资源——水的能力。长期以来，科学家们一直认为月球上存在固态水，尤其是在月球两极，但新的研究提供了确凿的证据，这要归功于对月球被阳光照射的表面上水分子的观察。这项新研究的观察覆盖了许多被称为冷阱的小阴影区域，固体水也可以隐藏在这些区域。 从简单的科学角度来说，证明月球表面存在固态水是非常重要的。同时，也深刻影响着未来月面探测任务应该如何开展。从月球南极收集和回收固体水是NASA即将到来的阿尔忒弥斯任务中最重要的一步，现在这个目标比以往任何时候都更有可能实现。此外，月球上丰富的水资源意味着未来的探险者或殖民者可以在当地获得水源，这对他们来说是个好消息。 几天前，美国宇航局在月球南极探测到一个亮点。NASA从印度Chandrayaan-1航天器获得的雷达数据显示了同样的结果，证实月球表面有数十个充满固体水的小陨石坑。2016年。残留的固体水痕迹被认为是月轴倾斜的证据。 然而，尽管如此，月球上水分子的实际证据仅限于3微米的光谱特征。这是一个问题，因为在这个波长下，科学家无法区分水和与矿物质结合的羟基（含氧和氢的化合物）。 为了排除干扰，科学家们决定采用新的月面观测方法。他们利用平流层红外天文台（SOFIA）再次测量了月球表面——这是一架经过改装的高空波音747大型喷气式飞机，配备了9英尺的望远镜。在它的帮助下，研究人员能够在6微米处检测到水的光谱信号，而不受其他羟基的干扰。科学家们在高纬度地区发现了这种信号，其水平在百万分之100到400之间。根据NASA的新闻稿，这相当于在月球表面1平方米的土壤中分散12盎司的水。 令人惊讶的是，在阳光直射的地方竟然存在固态水。根据夏威夷大学马诺阿分校行星科学家KathyHoneyboll与人合着的期刊《自然天文学》上的一篇新论文，水可能被包裹在散落在月球表面的玻璃碎片中，或者被困在阻挡太阳的陷阱中.光出现在尘埃颗粒之间。 得克萨斯州达拉斯市行星科学研究所研究员马修·西格勒在一封电子邮件中表示，这是对月球表面水分子的首次“全面”观测，而此前观测到的3微米特征受到羟基氧化物的干扰。 虽然西格勒没有参与这项研究，但他写道：“太阳风中的质子撞击月球上的任何氧气，比如岩石中的氧气，都可以形成氢氧化物，但这种可能性较小。”所以它可以通过多种方式产生，它可能来自古老的月球火山，它可能来自小行星和彗星等撞击物体。展望未来的工作，西格勒希望利用来自SOFIA或6微米扫描仪的数据绘制月球表面水的完整范围。 事实上，团队的观测仅限于月球南半球阳光充足的克拉维斯陨石坑。未来的观察将旨在确定其他阳光充足的地方是否有类似的水浓度。一旦观测完成，美国宇航局计划制作一张水文图，显示月球上水的相对丰度。 这些水分子仿佛被玻璃包裹着，没有自由散落在月球表面，因此可以广泛分布在极地以外地方，”西格勒解释道。“自由水分子只能在低于110开尔文（-163摄氏度/-261华氏度）的环境中长期存在，只有低温陷阱才能满足这个条件。” 在今天的新闻发布会上，美国宇航局总部人类探索与行动任务部首席探索科学家雅各布布莱德表示，科学家们需要确定这种固态水的稳定性，以及其中流失了多少随着时间的推移退役的空间。美国宇航局华盛顿总部天体物理学部主任保罗赫兹加入了讨论，称这一发现“引发了关于月球表面固体水是如何产生和持续存在的问题。”科学家们想知道宇航员如何接触这种固体水，它如何影响月球尘埃的化学成分，以及它是否会影响钻井平台等设备。 除了有可能被玻璃包裹或被灰尘保护之外，固体水还可能散布在月球的各种阴影中。在《自然天文学》的第二篇论文中，科罗拉多大学博尔德分校的研究人员在PaulHayne的领导下报告说，月球上的阴影区域比我们想象的更常见。这些被称为冷阱的地方永远处于黑暗中，有可能长期保存固体水。

太阳是我们在这里的原因。这也是火星人或金星人没有的原因。 当太阳在40亿年前刚刚出生时，它经历了剧烈的辐射爆发，在太阳系中喷出灼热，高能云和粒子。这些成长的痛苦通过点燃使地球保持温暖和湿润的化学反应，帮助在地球早期播种。然而，这些太阳能发脾气也可能通过剥离大气层和摧毁营养化学品来防止其他世界出现生命。 这些原始爆发对其他世界的破坏程度将取决于婴儿太阳在其轴上旋转的速度。太阳转得越快，就越能破坏居住条件。 不过，太阳历史的这一关键部分困扰着科学家们，美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的天体物理学家Prabal Saxena说。 Saxena研究太空天气，太阳活动的变化和太空中的其他辐射条件如何与行星和卫星的表面相互作用。 现在，他和其他科学家们都意识到，到2024年美国宇航局将派遣宇航员的月球，包含对太阳神秘奥秘的线索，这对于理解生命的发展至关重要。 “我们不知道太阳在它的第一个十亿年中是什么样子，它是非常重要的，因为它可能改变了金星大气的演变方式以及失水的速度。它也可能改变了火星失去大气层的速度，以及它改变了地球的大气化学，“Saxena说。 日月联系 Saxena偶然发现了调查早期太阳的旋转之谜，同时考虑了一个看似无关的东西：为什么当月亮和地球由大部分相同的东西组成时，月球风暴或月球土壤中的钠和钾明显少于地球土壤中的钠和钾含量。 ？ 通过对阿波罗时代月球样本和地球上发现的月球陨石的分析也揭示了这个问题，几十年来困扰着科学家 - 并且它对月球如何形成的主导理论提出了挑战。 理论上说，当一颗火星大小的物体在大约45亿年前撞击地球时，我们的天然卫星就形成了。这次撞击的力量将物质喷入轨道，在那里它们合并到月球中。 “地球和月球将形成类似的材料，所以问题是，为什么月亮会耗尽这些元素？”美国宇航局戈达德的行星科学家罗斯玛丽基林说，他研究空间天气对行星大气和外星球的影响。 这两位科学家怀疑另一个重要问题是 - 太阳的历史被埋在了月球的地壳中。 Killen早期的工作为团队的调查奠定了基础。 2012年，她帮助模拟了太阳活动对钠和钾的影响，这些钠和钾的数量要么被传递到月球表面，要么被来自太阳的带电粒子流所击倒，称为太阳风，或者是已知的强大火山爆发作为日冕物质抛射。 Saxena结合了恒星旋转速率与其耀斑活动之间的数学关系。研究美国宇航局开普勒太空望远镜发现的数千颗恒星的活动的科学家们得出了这一见解：他们发现，一颗恒星旋转的速度越快，它的喷射就越猛烈。 “当你了解其他恒星和行星，特别是像我们的太阳这样的恒星时，你会开始更全面地了解太阳如何随着时间的推移而演变，”Saxena说。 使用复杂的计算机模型，Saxena，Killen及其同事认为他们可能最终解决了这两个谜团。他们在5月3日的“天体物理学期刊快报”中描述的计算机模拟显示，早期的太阳旋转速度低于50％的婴儿星。根据他们的估计，在第一个十亿年内，太阳至少需要9到10天来完成一次轮换。 他们通过在慢速，中速和快速旋转的恒星下模拟太阳系的演化来确定这一点。他们发现只有一个版本 - 慢旋转的恒星 - 能够将适量的带电粒子喷射到月球表面，随着时间的推移将足够的钠和钾撞入太空，留下我们今天在月球岩石中看到的数量。 “太空天气可能是影响太阳系所有行星进化的主要因素之一，”Saxena说，“所以任何关于行星可居住性的研究都需要考虑它。” 早期太阳下的生活 早期太阳的旋转速度是地球上生命的部分原因。但是对于金星和火星 - 两个类似于地球的岩石行星 - 它可能已经排除了它。 （水星，最接近太阳的岩石行星，从来没有机会。） 地球的大气层曾经与我们今天发现的以氧气为主的大气层截然不同。当地球在46亿年前形成时，一股薄薄的氢气和氦气笼罩在我们熔化的行星上。但年轻太阳的爆发在2亿年内剥夺了原始的阴霾。 随着地壳的凝固，火山逐渐咳出新的大气层，空气中充满了二氧化碳，水和氮气。在接下来的十亿年中，最早的细菌生命消耗了二氧化碳，并作为交换，将甲烷和氧气释放到大气中。地球还形成了一个磁场，有助于保护它免受太阳的侵袭，使我们的大气变成我们今天呼吸的富含氧气和氮气的空气。 “我们很幸运，地球的大气层经历了可怕的时期，”高级戈达德太阳物理学家兼天体生物学家弗拉基米尔·艾拉佩蒂安说，他研究太空天气如何影响陆地行星的可居住性。 Airapetian在早期的太阳研究中与Saxena和Killen合作。 如果我们的太阳是一个快速的旋转器，它会爆发出比历史记录中任何一个强10倍的超级耀斑，每天至少10次。即使是地球的磁场也不足以保护它。太阳的爆炸会破坏大气层，降低空气压力，以至于地球不会保留液态水。 “这可能是一个更恶劣的环境，”Saxena指出。 但太阳以理想的速度向地球旋转，地球在早期的恒星之下茁壮成长。金星和火星没那么幸运。金星曾被海水覆盖，可能是适合居住的。但由于许多因素，包括太阳活动和缺乏内部产生的磁场，金星失去了氢 - 水是水的重要组成部分。据估计，其海洋在其最初的6亿年内蒸发了。地球的大气层变得厚重，二氧化碳是一种难以吹走的重分子。这些力量导致了一种失控的温室效应，使金星保持了864华氏度（462摄氏度）的火热，对生命来说太热了。 距离太阳比地球更远的火星似乎比恒星爆发更安全。然而，它的保护程度低于地球。部分由于红色星球的弱磁场和低重力，早期的太阳逐渐能够吹走它的空气和水。大约37亿年前，火星大气层变得如此之薄，以至于液态水立即蒸发到太空中。 （水仍然存在于地球上，冻结在极地帽和土壤中。） 在影响了内行星上的生命（或缺乏生命）之后，衰老的太阳逐渐放慢了速度，并继续这样做。今天，它每27天旋转一次，比它在婴儿时期慢三倍。较慢的旋转使得它的活动性降低得多，尽管太阳仍偶尔会有剧烈的爆发。 探索月球，太阳系演化的见证 Saxena说，要了解早期的太阳，你需要看看月球，这是年轻太阳系中保存最完好的文物之一。 “月球最终成为一个非常有用的校准器和过去的窗口的原因是它没有令人烦恼的气氛，没有板块构造重新铺设地壳，”他说。 “因此，你可以说，'嘿，如果太阳能粒子或任何其他东西击中它，月球的土壤应该显示出这一点。'” 阿波罗样本和月球陨石是探测早期太阳系的一个很好的起点，但它们只是一个大而神秘的谜题中的小块。这些样本来自月球赤道附近的一个小区域，科学家无法完全确定陨石来自月球的哪个位置，这使得很难将它们放入地质背景中。 由于南极是永久阴影陨石坑的所在地，我们希望在这里找到月球上保存最完好的材料，包括冷冻水，美国宇航局的目标是到2024年向该地区派遣人类探险队。 如果宇航员可以从月球最南端的地区获取月球土壤的样本，它可以提供更多的物理证据证明婴儿的太阳旋转率，Airapetian说，他怀疑太阳颗粒会被40亿年前月球的昔日磁场所偏转，沉积在两极：“所以你会期望 - 虽然我们从来没有看过它 - 月球的那部分化学物质，暴露在年轻的太阳下的化学物质，比赤道地区的化学作用要大得多。所以那里有很多科学要做。“