北京時(shí)間 2 月 10 日消息，據(jù)國外媒體報(bào)道，隨著中國登月取樣任務(wù)取得圓滿成功，新一輪 “月球熱”也隨之拉開帷幕。在接下來三年內(nèi)，俄羅斯、印度、中國、日本和美國等國家已有至少八艘航天器計(jì)劃登陸月球表面。
有幾項(xiàng)即將開展的任務(wù)將在月球極地進(jìn)行探索，這在歷史上還是頭一次。極地是月球上最有趣、但也最敏感的區(qū)域之一?？茖W(xué)家十分期待對這些區(qū)域隕石坑中的水冰展開研究。但他們也擔(dān)心，隨著前往月球的航天器越來越多，也許會(huì)對這些冰造成污染。
這些冰對科學(xué)家非常重要。有些人想通過分析月冰樣本，弄清地球和月球上的水?dāng)?shù)十億年前是如何、以及何時(shí)開始積聚的。有些人則想開采月冰，將其作為未來月球基地發(fā)射火箭的燃料。
如今，這些探索者們面臨著一個(gè)艱難的抉擇。他們究竟是該立即開挖，弄清如何開采月冰和將其轉(zhuǎn)化為燃料？還是應(yīng)當(dāng)緩慢推進(jìn)、小心保護(hù)冰中封存的科學(xué)記錄呢？“有些科學(xué)家提出，我們現(xiàn)在根本就不該靠近這些冰，否則肯定會(huì)毀了它們?！泵绹ツ复髮W(xué)地質(zhì)科學(xué)家克萊夫 · 尼爾指出，“其他人則認(rèn)為，既然我們需要它們，不如放手一搏?！?/p>
▲NASA 的 VIPER 月球漫游車將配備一根 1 米長的鉆頭，可以鉆入月壤中采集樣本。
這些爭執(zhí)必須盡快解決。NASA 正在計(jì)劃在月球南極開展一系列科考項(xiàng)目，首先將在 2022 年發(fā)射一臺(tái)機(jī)器人著陸器，過幾年還會(huì)將宇航員送上月球，實(shí)現(xiàn)人類自 1972 年以來的首次登月。
美國國家科學(xué)、工程與醫(yī)學(xué)院（NASEM）近日發(fā)表的一篇報(bào)告指出，為有效開展探索，宇航局需要確定探索月球極地任務(wù)各項(xiàng)目的的優(yōu)先級(jí)。國際空間研究委員會(huì)（COSPAR）也在評(píng)估當(dāng)前情況，并將在接下來幾個(gè)月間決定是否要針對月球航天器發(fā)布新的指導(dǎo)方針。NASA 目前還在等待國際空間委員會(huì)的決定。屆時(shí)，NASA 可能也會(huì)更新自家規(guī)定，確保以更負(fù)責(zé)任的態(tài)度開展探月任務(wù)。
NASA 行星保護(hù)官員麗莎 · 普拉特指出，隨著月球探索任務(wù)不斷增加，“我們有義務(wù)不去妨礙未來的科學(xué)考察?！钡珕栴}在于，“我們究竟怎樣做才對呢？”
任務(wù)沖突
到目前為止，還沒有航天器直接考察過月球極地和此處潛藏的冰。唯一靠近過月球極地的是印度的 “維克拉姆號(hào)”著陸器。2019 年，該著陸器登月失敗，在距月球南極約 600 公里處墜毀。去年 12 月，中國嫦娥五號(hào)成功在月球中緯度地區(qū)完成了月巖采樣。而它的繼任者嫦娥六號(hào)計(jì)劃于 2023 年登月，采集月冰和月巖樣本并帶回地球。此外，日本和印度也在計(jì)劃派遣機(jī)器人前往月球南極開展考察。
NASA 也不甘落后。根據(jù)當(dāng)前計(jì)劃，NASA 將于 2022 年向月球南極發(fā)射兩臺(tái)機(jī)器人著陸器，還將在 2023 年發(fā)射一臺(tái)名叫 VIPER 的大型漫游車，用一根一米長的鉆頭鉆入月壤、開采月冰。接下來，宇航員最早將于 2024 年登上月球，對含冰隕石坑展開探索。NASA 上個(gè)月發(fā)表的一篇報(bào)告中提到，其考察目標(biāo)可能會(huì)包括采集月冰，并將樣本以冰凍狀態(tài)帶回地球?qū)嶒?yàn)室進(jìn)行研究。
五十年前、阿波羅號(hào)的宇航員們首次踏上月球表面時(shí)，沒人能想到這些探索任務(wù)可能會(huì)對月球上的冰造成污染。畢竟，當(dāng)時(shí)的研究人員還以為月球是顆極度干燥的星球。一直到近十年左右，人們才意識(shí)到月球上許多地方都有水的存在，包括極地區(qū)域隕石坑中的水冰?？茖W(xué)家甚至還在不止一處有陽光照射的地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了包含在礦物中的水。
這些水可能是由富含水分的小行星或彗星、或者太陽風(fēng)帶至月球的。其中有些也許來自月球內(nèi)部，發(fā)生火山噴發(fā)時(shí)被帶到了表面。但無論來源如何，月球上的水都能為我們提供極其關(guān)鍵的科學(xué)信息。
月球極地隕石坑中的冰也許已經(jīng)積攢了數(shù)十億年之久。若真是如此，那么這些冰不僅記錄了月球的、也記錄了地球的早期歷史。月球可能是在 45 億年前某個(gè)巨大天體撞上地球時(shí)飛出的碎片形成的，因此二者歷史有著緊密的關(guān)聯(lián)。在地球上，板塊遷移等地質(zhì)活動(dòng)已經(jīng)抹除了早期留下的大部分痕跡。但月球上并沒有這些地質(zhì)活動(dòng)，因此是個(gè)絕佳的研究對象。
NASA 艾姆斯研究中心行星科學(xué)家愛麗爾 · 多伊奇表示：“月球上水的歷史提供了許多關(guān)于太陽系演變過程的線索?！?/p>
污染月球
考慮到月球上冰的重要性，許多研究人員對開展探索慎之又慎。其中，有些人尤其關(guān)注火箭排氣污染月冰的可能性。
▲圖為冰在月球各處的分布情況。
去年，約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室的行星科學(xué)家帕瓦西 · 普雷姆與同事們模擬了一臺(tái)中等大小的著陸器抵達(dá)月球南緯 70° 后可能發(fā)生的情況，這一地點(diǎn)距月球南極結(jié)冰的隕石坑僅有幾百公里。模擬結(jié)果顯示，盡管火箭排放出的水并不多，但這些水一旦釋出，便會(huì)散布到整個(gè)月球表面，且短時(shí)間內(nèi)無法消除。即使過了兩個(gè)月球日（相當(dāng)于地球上的兩個(gè)月），火箭排出的水仍有 30% 至 40% 會(huì)殘留在月球上，大部分都會(huì)在北半球凝結(jié)成冰?！白畲蟮膯栴}是，水蒸氣可以飄散到任何地方?！彼栽虑驑O地已經(jīng)被之前的探索任務(wù)污染了。
在 2020 年的一項(xiàng)調(diào)查中，國際空間研究委員會(huì)詢問了數(shù)百名行星科學(xué)家對于月球探索任務(wù)干擾極地科學(xué)環(huán)境的擔(dān)心程度。超過 70% 的人表示，他們最擔(dān)心這些任務(wù)造成的污染可能會(huì)破壞月冰中保存的科學(xué)記錄。
包括普雷姆和多伊奇在內(nèi)的 19 名科學(xué)家聯(lián)合向 NASA 提交了一份白皮書，建議在月球南極或北極隕石坑先開展一次所謂的 “起源項(xiàng)目”，在探測器接踵而至之前，先采集一些較為純凈、未受污染的樣本，來幫助科學(xué)家了解這些冰在月球上的積累過程。通過這類任務(wù)，科學(xué)家將會(huì)了解到月冰中留存的科學(xué)記錄是多么寶貴，也可以借此判定月冰開采活動(dòng)是否應(yīng)推遲進(jìn)行。
NASA 目前并沒有撥給該任務(wù)的資金，并且仍計(jì)劃向月球極地派去多枚探測器。但 NASA 也在聆聽科學(xué)家的意見。正如普拉特指出：“我們需要在資源利用與科學(xué)探索之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)?！?/p>
與此同時(shí)，假如國際空間研究委員會(huì)發(fā)布了新的探月指導(dǎo)方針，NASA 與其它國家的航天局可能也會(huì)這么做。該委員會(huì)目前的指導(dǎo)方針要求各國列出探月任務(wù)中攜帶的全部有機(jī)物質(zhì)，如碳化合物、涂料、粘合劑等等。這可以在一定程度上減輕科學(xué)家對污染月球的擔(dān)憂，因?yàn)橛辛诉@樣一份清單，科學(xué)家便可得知哪些人造材料進(jìn)入了月球環(huán)境。在更新后的指導(dǎo)方針中，可能還會(huì)要求各國航天局列出火箭或宇航員生命支持系統(tǒng)排放的各類氣體。中國航天局、以及商業(yè)公司 SpaceX 等相關(guān)方目前已經(jīng)在與國際空間研究委員會(huì)探討這些問題。
最終決策
不過，隨著相關(guān)討論持續(xù)進(jìn)行，部分科學(xué)家不必對污染問題感到太過擔(dān)憂。尼爾等人指出，火箭排出的水蒸氣只會(huì)在月球表面結(jié)成一層極薄的冰，因此不費(fèi)太多力氣就能挖到下層的原始月冰。美國國家科學(xué)、工程與醫(yī)學(xué)院近期發(fā)表的報(bào)告中也指出，月表下方埋藏的冰受污染的風(fēng)險(xiǎn)并不大。并且行星科學(xué)家凱文 · 加農(nóng)認(rèn)為，與月冰受到的污染相比，弄清冰在月球上的分布地點(diǎn)和規(guī)律要重要得多。
還有科學(xué)家提出了一些保護(hù)月冰的建議。有人提出，可以將月球兩極中的一極保留下來、供科研之用，另一極則開放給資源開采與探索。還有人建議，在部分結(jié)冰的隕石坑中劃出一塊保留區(qū)。月球上隕石坑數(shù)量眾多，有些比人的手掌還要小，有些直徑則達(dá) 10 公里，況且我們沒必要對每一個(gè)隕石坑都開展考察。
“我們必須確保從長遠(yuǎn)角度看待問題，”普雷姆指出，“誰知道未來的科學(xué)家有什么打算呢？”
廣告聲明：文內(nèi)含有的對外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時(shí)間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。