月球南极水冰研究有重大年夜冲破 为嫦娥七号做预备

水冰（热）稳定性反应的是在经久、地质时光标准上水冰升华损掉的难易程度。评价水冰的稳定性对于懂得水冰在月球极区的分布特点意义重大年夜。

尤其对于CE-7的南极水冰就位探测义务，水冰稳定性的研究可以指导探测，有助于肯定更有可能保存水冰的区域。

近日，中国科学院国度空间中间（以下简称“空间中间”）太阳活动与空间气象全国重点实验室科研团队在关于月球南极沙克尔顿区域水冰稳定性研究方面取得新进展。

研究经由过程推敲低温前提下的月壤热性质，构建了月球极区水冰热稳定性模型，并应用于南极沙克尔顿区域（图1），开展了高空间分辨率的水冰热稳定性模仿，研究了本地的外面辐射、月壤温度、水冰稳定区域的分布特点，并评论辩论了模仿成果对于CE-7南极水冰就位探测的意义。

模仿的研究区域光照和热辐射的分布见图2a和2b。

沙克尔顿撞击坑内部的大年夜部分区域为永远暗影区（PSR），然则热辐射的分布不平均，而坑外遍布不合大年夜小的PSRs和弱光照区域。

在沙克尔顿撞击坑内，年平均外面温度的数值大年夜小分布不均；坑底较平坦区域的平均温度更低（图2c）。

此外，将年平均外面温度的模仿成果与Diviner不雅测成果进行了比较，发明比拟于Diviner成果（图2d），模仿的坑内年平均温度要更低。

图2 研究区域的光照与外面温度：（a）直接太阳辐射的年最大年夜值，实线为PSRs；（b）热辐射的年最大年夜值，未着色区域为热辐射最大年夜值小于2.5 W/m2的区域；（c）模仿的年平均外面温度，沙克尔顿撞击坑内部的空间分辨率为~50 m/px；（d）Diviner不雅测温度的年平均值，空间分辨率为~240 m/px。虚线圈出为沙克尔顿撞击坑的坑缘。

基于模仿的月壤温度，经由过程计算水冰年平均升华速度并将其与100 kg/(m2·Gyr)的升华速度界线值比拟较，可获得水冰等挥发分的稳定性分布。

图3展示了沙克尔顿撞击坑及其四周的水冰和其它挥发分稳定区域（也称冷阱区域）。

图1 研究区域：（a）黄色框线区域为研究区域，包含沙克尔顿撞击坑及其四周区域；（b）研究区域的数字高程模型（DEM）；（c）图b中A-A’的高程剖面；（d）坡度分布。星号标记了月球南极。

在坑内不仅辨认到了水冰冷阱，也辨认到了HCN、SO2和NH3的冷阱。因为它们的升华温度赓续减小，其冷阱面积也在赓续减小。

识其余水冰冷阱面积要稍大年夜于前人基于Diviner外面温度肯定的水冰冷阱面积。

此外，根据模仿成果，HCN冷阱不仅在壁面的部分区域存在，也可能存在于坑底的大年夜多半平坦区域。

图3 沙克尔顿撞击坑及四周区域水冰和其他挥发分的稳定区域。图例标出了各挥发分的升华温度。

本研究推敲低温前提下的月壤热性质，构建了极区水冰热稳定性模型。

模型可以或许计算出光照、月壤温度以及水冰等挥发分的稳定分布区域，可应用于分析月球南极特别是CE-7着陆区水冰热稳定性，从而肯定水冰潜在分布区域，为将来CE-7的水冰探测义务供给重要支撑。

上述研究成果揭橥在国际期刊The Planetary Science Journa上，论文第一作者为空间中间特别研究助理张杰博士，通信作者为空间中间刘洋研究员。本研究获得了国度天然科学基金、国度空间科学中间攀登筹划的支撑。