独行月球需要避坑？研究发现月球基地更适合建在坑洞里

2022-08-08 03:08

海归学者发起的公益学术平台

分享信息，整合资源

交流学术，偶尔风月

近期热映的国产电影《独行月球》让众多观众通过屏幕更进一步领略到了月球的神秘。月球基地、月球车、空间站……令人不禁遐想未来人类科学家在月球上开展研究的样子，其实，这种想象已经距离人类并不遥远了。

最近，有科学家在月球表面马特兰奎利塔提斯（Mare Tranquillitatis）地区发现了一个深坑，经测定，这个坑很可能通往一个温度恒定的熔岩洞穴，白天夜晚都很凉爽。研究人员预测，到本世纪60年代，人类或可将月球基地安排在这里，过上“穴居”生活。

图源：NASA/GSFC/Arizona State University

为了开展对月球的长期研究，科学家们早早就开始设想要在月球上建设研究基地。然而，月球表面温差巨大，部分地区白天温度高达127摄氏度，夜间气温降至零下173摄氏度。在这样冰火两重天”的环境里，月球基地从建造伊始就必须要考虑温度问题，以保护人类的生存和仪器设备的正常运转。目前这项工作由美国国家航空航天局月球勘测轨道飞行器上的热成像摄像机完成。

研究第一作者，领导这项新研究的加州大学洛杉矶分校行星科学博士生泰勒·霍瓦思（Tyler Horvath）介绍，自马特兰奎利塔提斯坑洞在2009年被发现以来，科学家一直在研究像它一样的月球洞穴是否可以作为月球基地的选址地点。他们研究了大约200个月表坑洞，发现其中有16个是熔岩管坍塌形成的。其间温度适宜，在令人感到舒适的17摄氏度左右波动。

图源：Frank Schulenberg/Creative Commons

地球上也有熔岩管这种地质结构，比如夏威夷火山国家公园的卡祖穆拉洞和加那利群岛特内里费岛上的风洞。它是在熔岩流内部自然形成的管道。当流动的熔岩冷却时，除了外层的硬壳之外，还会留下一条长而中空的隧道。如果凝固的熔岩管的顶部坍塌，这条隧道就会从上方打开一个洞，联通管道的其他部分。

白天，月球表面不断接受阳光的炙烤，然而在坑洞的阴影里却可以躲避高温。这项研究发现，这个坑的坑底在中午时分被太阳照亮，温度升高至约149摄氏度。但与此同时，坑内永远处于阴影下的地区，其温度只是略有波动——和地球上需要穿毛衣的温度差不多。

这个月坑距离美国国家航空航天局“阿波罗”号任务的两个着陆点并不远。这项研究最初就是为了配合美国国家航空航天局喷气推进实验室2020年提出的“月球潜水员”任务而开展的——“月球潜水员”任务打算把一台月球车降落到这个坑内，探索月球洞穴。

Horvath说：“这部月球车可以研究月球勘测轨道飞行器成像的坑壁熔岩层，帮助我们更好地了解月球早期的历史和演化。”此外，他还表示，在这些坑洞的阴影部分建造基地，还有利于应对种植食物、为宇航员提供氧气、收集实验资源和扩大基地等方面的挑战。这些坑洞还可以保护基地免受宇宙射线、太阳辐射和微流星体的影响。

“人类是在洞穴中进化而来的。当我们生活在月球上时，洞穴可能仍是我们的归宿。”负责月球辐射占卜计划（Diviner Lunar Radiometer Experiment）实验的Paige说。该计划自2009年启动以来一直在绘制月球地图。其制作了美国宇航局第二大行星数据集，并提供了包括地球在内的太阳系内最详细和全面的热测量。

目前，该团队正在进一步改进试验数据，从而产生更高分辨率的月球表面地图。Horvath和Paige除了领导自己的项目之外，还同是L-CIRiS新型月球热相机项目的科学团队成员。2023年底，该相机将前往月球南极，获取第一张地面热图像。