一项模拟太阳在月球尘埃上照射8万年的新实验揭示了太阳是如何在月球上产生水的。

几十年来，科学家们一直想知道月球上怎么会有水。

它干燥，没有空气，没有大气层，所以它的表面是否有水是一个谜。

多年来，理论指出，冰彗星、微陨石撞击以及锁定在古老陨石坑中的埋藏储量。

但一项由美国宇航局领导的新研究颠覆了这一切。在迄今为止最真实的实验室模拟中，研究人员已经证明，太阳自己的太阳风可能会直接在月球土壤中产生水。

这一突破不仅支持了一个几十年前的假设，而且加强了在未来的人类任务中使用月球自然资源的理由。

定制实验室设置模拟月球环境

在美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究科学家李夏·杨的带领下，该团队建立了迄今为止最真实的太阳风如何影响月球的模拟。

李夏·杨与美国国家航空航天局研究员杰森·麦克莱恩合作，设计了一个定制的实验，利用一个独特的房间，里面有太阳粒子束，真空条件和分子探测器，复制了月球上恶劣的无空气环境。

麦克莱恩说：“我们花了很长时间和多次迭代来设计设备组件，并使它们都适合内部。”“但这是值得的，因为一旦我们消除了所有可能的污染源，我们就会发现，几十年前关于太阳风的想法是正确的。”

该实验使用了1972年美国宇航局阿波罗17号任务期间收集的月球尘埃样本。

在通过烘烤样品去除任何水分痕迹后，研究小组使用粒子加速器将它们暴露在模拟太阳风中，在短短几天内模拟了大约8万年的月球暴露。

阳光引发的化学反应暗示了月球的水循环

当太阳风质子（本质上是氢原子核）撞击月球表面时，它们没有发现任何阻力。

地球的磁场和大气层保护它不受这些粒子的影响，但月球两者都没有，因此受到了全部的影响。

这些质子在月球的风化层中与电子碰撞，形成氢原子。然后，这些氢原子与二氧化硅等矿物质中的氧结合，形成羟基（OH）和可能的水（H₂O）。

李夏·杨说：“令人兴奋的是，只需要月球土壤和来自太阳的基本成分，就有可能创造出水。”“想想都难以置信。”

研究人员使用光谱仪监测月球尘埃的化学组成如何随时间变化。

他们注意到红外光吸收在3微米左右下降，这是一个与水存在有关的特征。

虽然研究小组不能确定是否形成了纯水，但数据有力地指出了羟基和水分子的产生。

对阿尔忒弥斯的启示和对月球水的探索

美国宇航局的阿尔忒弥斯计划旨在将宇航员送回月球，特别是南极，那里的大部分冰冻水被认为存在于永久阴影的陨石坑中。

这项研究的发现为水如何在今天继续形成提供了重要的见解。

在过去的航天器观测中，研究人员注意到与水相关的光谱信号在整个月球日都在变化。

信号在较冷的早晨增强，随着表面变热而减弱 —— 可能是由于水分子的运动或逃逸。当月球表面在夜间再次冷却时，信号又回来了。

这个周期暗示着一个活跃的、持续的过程，主要由太阳风驱动。

虽然微陨石等其他因素也可能起到作用，但这项新研究加强了太阳作为月球水源的作用，并为收集水以支持未来人类探索开辟了新的可能性。

这项研究发表在《地球物理研究杂志：行星》上。

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