月球上的沙克爾頓環(huán)形山，因太陽(yáng)永遠(yuǎn)照不到此處，其中可能有冰。圖片來(lái)源：美國(guó)宇航局/戈達(dá)德太空飛行中心

多年來(lái)，科學(xué)家一直認(rèn)為，月球兩極寒冷的環(huán)形山中存在水冰。這對(duì)科學(xué)研究而言是個(gè)好消息，它也是潛在的資源。現(xiàn)在，研究人員發(fā)現(xiàn)了為什么冰在一個(gè)極其干燥的世界上持續(xù)存在的原因——一些極地隕石坑可能受古代磁場(chǎng)的保護(hù)。

“這真的很令人興奮。”未參加這項(xiàng)研究的美國(guó)宇航局前首席科學(xué)家Jim Green說(shuō)，“它讓這些地方變得更加讓人著迷。”

數(shù)百個(gè)極地隕石坑處于永久陰影中，這是因?yàn)樵虑驅(qū)μ?yáng)的傾斜度很小，為1.5°，而地球?yàn)?3.4°。太陽(yáng)永遠(yuǎn)不會(huì)從隕石坑周邊升起，因此將溫度保持在-250攝氏度。在一些坑中，航天器上的雷達(dá)儀器檢測(cè)到了水冰的反射特征，這可能是彗星撞擊造成的。

2018年，科學(xué)家利用印度“月船1號(hào)”月球探測(cè)器上的儀器，報(bào)告了極地冰分子是如何吸收紅外光的測(cè)量結(jié)果。這是迄今最確鑿的證據(jù)之一。

然而，解釋冰的存在一直是個(gè)挑戰(zhàn)。雖然太陽(yáng)光不能抵達(dá)隕石坑，但太陽(yáng)風(fēng)可以。這些帶電粒子可以在被稱為“濺射”的過(guò)程中，一個(gè)分子一個(gè)分子地破壞冰。

未參加這項(xiàng)研究的夏威夷大學(xué)馬諾阿分校行星科學(xué)家Paul Lucey說(shuō)，“它具有高度腐蝕性。這些冰將在幾百萬(wàn)年內(nèi)消失。”

亞利桑那大學(xué)行星科學(xué)家Lon Hood和同事現(xiàn)在確認(rèn)了為什么冰會(huì)一直存在。近日在休斯頓舉行的月球與行星科學(xué)會(huì)議上，他們發(fā)表了一項(xiàng)研究，表明月球古代遺留下來(lái)的磁異?？赡鼙Ｗo(hù)著這些隕石坑。

“這些異?，F(xiàn)象可以使太陽(yáng)風(fēng)偏轉(zhuǎn)。”Hood說(shuō)，“我們認(rèn)為，它們?cè)谄帘斡谰藐幱皡^(qū)域方面可能非常重要。”

自從1971年和1972年阿波羅15號(hào)和16號(hào)任務(wù)以來(lái)，研究人員就已經(jīng)知道了這些異常現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)宇航員測(cè)量了有異常磁場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)域。目前已知一些異常區(qū)域的直徑可達(dá)數(shù)百公里。

盡管它們的起源仍有爭(zhēng)議，但有一種可能性是，它們是在40多億年前月球有磁場(chǎng)、富含鐵的小行星撞擊其表面時(shí)產(chǎn)生的。由此產(chǎn)生的熔融材料可能已被永久磁化。

人們認(rèn)為，在月球表面存在數(shù)千種異?，F(xiàn)象，但Hood利用日本“月亮女神號(hào)”月球探測(cè)器的數(shù)據(jù)詳細(xì)繪制了南極的異常。他發(fā)現(xiàn)至少兩個(gè)異常的永久陰影隕石坑——Sverdrup和Shoemaker，而且可能還有更多。盡管殘余磁場(chǎng)僅為地球的數(shù)千分之一，但它們足以偏轉(zhuǎn)太陽(yáng)風(fēng)。

已知異常的隕石坑可能成為科學(xué)研究和探索的主要目標(biāo)。美國(guó)宇航局已經(jīng)計(jì)劃在明年發(fā)射名為“毒蛇”的探測(cè)器前往月球南極地區(qū)。作為阿爾忒彌斯計(jì)劃的一部分，該機(jī)構(gòu)打算在本十年晚些時(shí)候?qū)⑷祟愃屯抢铩?duì)冰的研究可以揭示它是如何輸送的，這反過(guò)來(lái)可能會(huì)揭示地球是如何獲得水的。

目前需要更多數(shù)據(jù)證實(shí)這些磁場(chǎng)的保護(hù)作用。Hood希望在隕石坑表面放置一個(gè)太陽(yáng)風(fēng)儀器，可以測(cè)量通過(guò)隕石坑邊緣的帶電粒子。“我們還需要收集樣本，并確定什么被磁化了。”

但目前沒(méi)有這類任務(wù)的計(jì)劃?？紤]到許多太空機(jī)構(gòu)重新關(guān)注月球，Lucey認(rèn)為，這些含冰隕石坑的神秘性需要加以研究。“為什么有的地方結(jié)冰，有的地方不結(jié)冰？” Lucey說(shuō)，“需要研究這些磁場(chǎng)，作出一種可能的解釋。”