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阿尔忒弥斯二号机组人员在月球飞掠观测期间的第一班岗中，捕捉到了月球三分之二以上的区域，展示了月球近侧的复杂特征。

宽600英里的撞击坑——东方海盆地位于月球近侧与远侧的过渡地带，有时从地球可部分观测到。

东方海东北方向的黑色圆点是格里马尔迪环形山，以其异常黑暗的月海熔岩表面和严重退化的边缘而闻名。

图片来源：美国国家航空航天局

通过研究地震波如何在地球的冻土中传播，一位地球物理学家帮助开发出了一种探测月球水冰的更有效方法。

在月球永久阴影的极地陨石坑下方，水冰可能隐藏在轨道仪器无法触及的地方。

研究人员现在认为，可以通过监听穿过月球土壤的振动变化来定位这些埋藏的沉积物。

马里兰大学、劳伦斯伯克利国家实验室和夏威夷大学的地质学家发现，地震波——即地震期间记录到的那种振动——能够揭示并绘制月球表面下的冰层分布图。

发表在《科学进展》上的这些发现发布之际，美国国家航空航天局（NASA）正准备通过其阿尔忒弥斯计划将宇航员送往月球南极地区，并计划进行载人着陆。

极地陨石坑深邃阴影中保存的冰可能会成为未来探险者可利用的最有用的本地资源之一。

一旦融化并提纯，月球冰可以提供饮用水。

电力还可以将其分解为供呼吸用的氧气和用作火箭燃料的氢气，从而减少长期任务和永久性基地需要从地球携带的物资量。

确定宇航员在月球上能利用的任何材料至关重要，马里兰大学地质、环境与行星科学系副教授、该研究的合著者尼古拉斯施默尔说，由于他们从地球携带的资源有限，在月球上找到的任何东西都能帮助他们就地取材求生存，特别是对于长期任务或基地建设而言。

地震波可以探测更深的地方

月球冰的数量和分布情况仍不确定。

卫星可以从轨道上对月球进行探测，但其观测很大程度上局限于最浅层的土壤。

一些冰层可能埋藏在更深处的地下，而地震测量或许能更清晰地探测到它们。

这个原理基于干土和冻土之间可测量的差异。

冰会使周围的物质更坚硬，让地震振动的传播速度比在干土中快两到三倍。

富冰区域还可能反射地震能量，而不是让其继续穿过地面，产生类似于声音从墙壁反射回来的效果。

美国国家航空航天局（NASA）的月球勘测轨道飞行器拍摄的月球海恩陨石坑图像。

类似的月球陨石坑深处可能隐藏着水冰。

图片来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心亚利桑那州立大学

根据施默尔的说法，一个放置得当的月球地震仪可以记录这两种信号。

他解释道：我们可以利用地震波不仅能判断是否存在冰，还能大致了解冰的含量。

三次测试产生了相同的信号

研究人员通过三种互补的方法验证了这一想法。

该研究的第一作者哈里森利萨贝斯（2016年获得地质学博士学位）是马里兰大学的毕业生，也是劳伦斯伯克利国家实验室的岩石物理学家。

他最初使用的是来自亚利桑那州的火山岩，这种岩石在碾碎后与月尘极为相似。

Lisabeth将材料冷冻，然后用X射线观察冰如何在其颗粒间的微小孔隙中聚集。

这项实验有助于确定冻结的月壤在地表下可能的结构。

在马里兰大学（UMD），施默尔模拟了小型月震穿过埋藏在月球表面下的冰沉积物时的情况。

通过实验室研究、温度建模和计算机模拟，冰的存在使地震信号产生了明显且可测量的变化。

月球冰保存着一份古老的记录

月球上的冰不仅可以为宇航员提供补给。

永久阴影区的陨石坑能够捕获并冻结水等挥发性物质，在漫长的时间里几乎不受干扰地保存它们。

由于一些月球岩石的年龄约为40亿年，它们之间困住的冰可能保留着太阳系早期历史的证据。

研究这些沉积物有助于科学家探究水是如何到达内行星的。

施默尔说：月球见证了早期太阳系一些最为关键的阶段，包括水是如何被输送到各个星球的。

研究月球上沉积的冰可以揭示水是如何扩散的，最终还能揭示地球海洋是如何形成的。

即将开展的任务可以检验这一预测

未来的月球任务可能很快就会提供首个机会，来寻找预测中的地震模式。

的嫦娥七号任务预计于2026年末携带一台地震仪在沙克尔顿环形山附近着陆。

附近有几处疑似冰层分布。

美国国家航空航天局（NASA）的阿尔忒弥斯计划宇航员之后可能会在[合适近期时间段]部署月球环境监测站，这是一种由施默尔参与研发的用于地震探测的仪器。

这些仪器收集的数据或许能够证实，天然的月球震动是否会如研究人员所预期的那样揭示出埋藏的冰层。

我们的研究结果正在为未来几年内将要进行的观测奠定基础，施默尔说。

目前还没有人对月球上的冰进行过实际测量，但我们现在已经有了需要关注的内容的预测。

这是重要的第一步。

一种制备具有自修复和防冰性能的耐用超疏水表面的通用策略

本研究由美国能源部科学办公室、基础能源科学办公室、化学科学、地球科学和生物科学司（合同编号：DEAC0205CH11231），以及美国国家航空航天局太阳系探索研究虚拟研究所的CLEVER项目（资助编号：GR00024738）和GEODES项目（资助编号：80NSSC19M0216）资助。

本文观点未必代表这些组织的观点。

相关知识

月球是地球的唯一天然卫星，它围绕地球旋转。

其表面布满了由小天体撞击形成的撞击坑，缺少大气层和液态水。

月球对地球有诸多影响，比如引发潮汐现象。

它还承载着人类的探索梦想，像美国曾实施阿波罗登月计划成功派人登上过月球。

BY: Georgia Jiang, University of Maryland

FY: AI

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