月球存在水冰土壤内含纳米颗粒

美科学家发现月球南极陨石坑或存在水冰

2012年06月25日  来源： 新浪科技

　　这是沙克莱顿陨石坑的激光高度图，采用了假彩色来标示不同的高度，蓝色表示最低处，红色表示最高处

　　北京时间6月25日消息，据美国宇航局网站报道，根据该局所属月球勘测轨道器(LRO)获得的数据显示，位于月球南极附近的沙克莱顿陨石坑可能有高达22%的表面物质是冰。

　　这个巨大的陨石坑以伟大的南极探险家埃尼斯特·沙克莱顿(Ernest Shackleton)的名字命名，其深度约为2英里(约合3200米)，宽度12英里(约合19.3公里)。月球很小的自转轴倾角意味着地处南极高纬度地区的沙克莱顿陨石坑可以常年保持黑暗寒冷。因此科学家们长期以来一直认为此处可以成为保存水冰的理想地点。

　　一个由美国大学和宇航局科学家们组成的研究小组对月球勘测轨道器(LRO)上激光高度计获取的有关沙克莱顿陨石坑底部的数据进行分析时，发现它的亮度高于其附近的其它陨石坑。这一特点符合存在少量水冰反射面的情况。有关这项发现的论文已于近日发表在《自然》杂志上。

　　除了可能存在的水冰线索之外，研究小组在对沙克莱顿陨石坑进行考察时还发现了一个保存完好的原始陨石坑，自从大约30亿年前形成至今它都几乎没有发生过什么变化。这个陨石坑的坑底本身还布满很多更小的陨石坑，这可能是在当初形成沙克莱顿陨石坑的那场撞击事件中一并形成的。

　　玛丽娅·朱博(Maria Zuber)来自麻省理工学院，她是这项研究的第一作者，她说：“这个陨石坑的底部地形极其崎岖，要在那里行走一定十分不便。”

　　尽管沙克莱顿陨石坑的坑底非常明亮，但是朱博和她的同事们同时注意到这个陨石坑的侧壁则更加明亮。这一发现一开始让人感觉困惑。科学家们推测，如果一个陨石坑中存在冰物质的话，那么它也应该是存在于坑底，因为这里没有阳光直射。而沙克莱顿陨石坑的坑壁部分偶尔会有阳光照射到，这将让这里可能凝结的冰消融殆尽。格里高利·纽曼(Gregory Neumann)是论文合著者，他来自美国宇航局戈达德空间飞行中心，他表示：“两年前开始，这一诡异的亮度测量数据便一直让我们感到困惑不解。”

　　研究小组目前给出了一项可能的理论解释，称之为“月震模型”，即由于陨石撞击或来自地球的引潮力对这一地区造成的震动作用。这样的作用可能导致沙克莱顿陨石坑坑壁上的较老物质脱落，暴露出较新鲜的物质，这些下伏月壤相对较为明亮。但不管怎样，朱博的小组制作的超高分辨率地图确实提供了强有力的证据证明在这个陨石坑的坑底和坑壁上都可能存在水冰。不过朱博也表示：“对于在这一陨石坑多个点上发现的亮度异常可能有多种解释，比如说坑壁上新鲜物质的暴露，而坑底也可能有水冰存在。”(晨风)

科学家揭开月球土壤怪异之谜:内含纳米颗粒(图) 2012年06月25日来源： 新浪科技

　　借助于同步加速器纳米X线体层照相术，澳大利亚土壤学家马莱克-扎比克对月球土壤样本进行了研究，最后揭示出月球土壤一些怪异特征背后的机械学原理。纳米X线体层照相术使用透射X光显微镜，用于研究纳米材料，能够拍摄纳米颗粒的3D图像。

　　澳大利亚土壤学家马莱克-扎比克，利用同步加速器纳米X线体层照相术对土壤样本进行研究

　　1969年，“阿波罗11”号宇航员登上月球。在月球尘土层中，他们发现了奇怪的现象。在漫长的岁月变迁中，月球尘土完全处于不受打扰的静止状态，除了偶尔遭到陨石撞击。在遭到扰乱时，月球尘土表现出怪异的行为。月球尘土能够悬浮在地表上方，悬浮时间无法用月球弱引力解释。它们还具有很强的粘性，能够依附在航天服和设备上，就像依附在地表一样。此外，月球尘土也具有抗热特性。在直射阳光照射下，月球地表温度接近水的沸点，但在地下几英尺处，温度则低于水的凝固点。

　　月球土壤的显微镜照片，纳米颗粒内的气泡清晰可见。这些气泡让月球土壤拥有怪异的特性

　　一直以来，科学家就未能完全揭开这些与众不同的特性背后的秘密。为了揭开这个谜团，澳大利亚昆士兰科技大学科学与工程学院的土壤学家马莱克-扎比克博士前往台湾，利用纳米显微镜研究月球土壤。在太空竞赛所处的时代，科学家还没有发明这项技术。扎比克表示科学家很久以前就对月球土壤(浮土)的怪异特性进行了研究，但在土壤中发现的纳米和亚微颗粒并没有引起他们的重视，对这些颗粒的来源也没有进行研究。这些颗粒存在于玻璃泡中，玻璃泡是陨石撞击的产物。

　　扎比克将土壤样本带到台湾，利用一项新技术在不破坏玻璃泡情况下对其进行研究，了解里面的颗粒。这项新技术名为“同步加速器纳米X线体层照相术”，用于研究纳米材料。纳米X线体层照相术使用透射X光显微镜，能够拍摄纳米颗粒的3D图像。

　　扎比克说：“研究得出的发现让我们感到吃惊。我们原以为会在玻璃泡内发现气体或者蒸汽，就像地球上的玻璃泡那样，月球玻璃泡内存在一个具有高度渗透性的网络，网络由怪异的玻璃状颗粒构成。玻璃泡内的纳米颗粒似乎由陨石撞击月表时形成的熔岩构成。在遭到陨石撞击之后，玻璃泡被毁坏，释放出里面的纳米颗粒。月球表面的岩石也在撞击中遭到破坏并与纳米颗粒混合在一起，形成独特的月球土壤。”

　　扎比克指出纳米颗粒的行为遵循与普通物理学原理完全不同的量子物理学原理。因此，含有纳米颗粒的材料会表现出怪异的特征。他说：“纳米颗粒体积微小，它们的怪异特征由体积决定，而不是它们的构成。我们对量子物理学了解不多，但根据我们的研究，从玻璃泡中钻出之后，纳米颗粒与其他土壤要素混合在一起，赋予月球土壤与众不同的特性。月球土壤带静电，因此能够悬浮在地表上方。虽然充满化学活性，月球土壤的导热性能很差，地表上的土壤温度可达到160度，地下2米的温度却只有零下40度。此外，月球土壤具有很强的粘性并且易碎，能够磨损金属和玻璃表面。”

　　扎比克表示月球并不像地球一样拥有大气层，因此无法降低陨石撞击产生的影响。他说：“撞击月表的陨石能够产生非常剧烈的反应，所产生的高温熔化月表岩石。猛烈的撞击导致压力消失，形成真空。气泡在熔化的玻璃岩内形成并发生逃逸，就像软饮料中的气泡一样。我们的研究揭示了这些颗粒如何在这一过程中演化，可能帮助我们找到一种完全不同的纳米材料生产方式。”扎比克及其研究小组的研究发现刊登在“国际学术研究网络”出版社的《天文与天体物理学报》上。(孝文)