新研究拼凑出第一张详细的月球水分布广域
索菲亚数据的可视化测量信号或水的“光信号”，覆盖在2022年2月观测时出现的月球的可视化上。深蓝色表示水的浓度较高。在研究区域的左上方附近，可以看到深蓝色的山脊，那里的水特别集中在陡峭的月球特征的背阴面。该地区左侧的中部是莫雷特斯陨石坑。陨石坑上半部分的内壁被清晰地描绘成深蓝色，这表明在这个阴暗的表面上有更多的水。尽管该区域的右侧总体上较为干燥，但在浅蓝色的环形山内部仍然可以看到水的痕迹。Credits: NASA's Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio/Ernie Wright
据美国宇航局（作者：Anashe Bandari，SOFIA科学中心，NASA艾姆斯研究中心）：利用现已退役的平流层红外天文观测站(SOFIA)进行的一项新研究拼凑出了第一张详细的月球水分布广域地图。SOFIA是美国航天局和德国航天局在德国航天中心的一个联合项目。
通过水数据标出的清晰、可识别的月球特征，这项研究提供了水可能如何在月球表面移动的线索，特别是在南极附近——太空探索的一个重要区域。
新地图覆盖了纬度60度以下月球表面面向地球一侧的四分之一，并延伸到月球南极。考虑到覆盖的大面积区域，研究人员可以很容易地确定水与月球表面特征的关系，远离阳光，喜欢寒冷的地区。
“当查看水数据时，我们实际上可以看到陨石坑边缘，我们可以看到单个的山脉，我们甚至可以看到山脉的白天和黑夜之间的差异，这要归功于这些地方水的浓度更高，”比尔·里奇说，他是美国宇航局位于加州硅谷的埃姆斯研究中心的索菲亚科学中心的主任，也是这项研究的第一作者，该研究在2023年月球和行星科学大会上发表。
2024年末，美国宇航局的挥发物调查极地探索漫游车(VIPER)将在木桐山顶部的SOFIA研究的区域着陆，进行地球以外的首次资源测绘任务。领导当前索非亚数据研究的团队将在下一篇论文中强调平顶月球山脉。
这一最新发现，以及之前SOFIA关于月球阳光照射表面水的数量和分布的两个结果，追踪了水的独特光信号。其他观察月球表面广阔区域的任务研究了不同波长的光，这些光无法区分水和类似的分子，如羟基。月球的水存在于土壤中，可能以冰晶的形式存在，或者以水分子与其他物质化学结合的形式存在。
研究人员没有确定该地区的绝对水量，而是将月球南极周围获得的数据与月球赤道附近相对干燥的参考区域进行比较，以了解其丰度如何变化。在环形山和山脉的阴影边发现了更高浓度的水，类似于地球上的滑雪者知道接受较少阳光直射的斜坡保留雪更长时间的方式。这表明月球的局部地理在水量方面起着重要作用。
随着美国宇航局准备将宇航员送回阿尔特弥斯下的月球，该机构已经确定了月球南极附近的13个候选着陆区。通过阿耳忒弥斯，美国宇航局将使第一位女性和第一位有色人种登上月球，月球水可能是建立人类长期存在的关键资源。
“有了这张索非亚数据地图，以及其他即将到来的数据，我们正在研究水在不同的月球环境条件下是如何集中的，”参与这项工作的美国宇航局戈达德太空飞行中心(位于马里兰州格林贝尔特)访问助理研究科学家兼蝰蛇科学团队成员凯西·霍尼鲍尔(Casey Honniball)说。“这张地图将为Artemis计划提供潜在勘探区域的宝贵信息，同时也为未来的科学任务(如VIPER)提供区域背景信息。”
除了为其创建新地图结果的南部地区之外，与其他飞行任务相关的索非亚站点观测结果也在档案中，目前正在进行分析。美国宇航局的Artemis相关任务将针对极地和非极地地区，包括月球开拓者，它将围绕月球飞行，以绘制其羟基和水的地图。
月球的水可能来自哪里——它是古老的，由于月球早期的火山活动而固有地存在于月球的矿物中，还是当代的，由小行星、彗星或太阳风带来，以及它是否沿着月球表面迁移——是索菲亚观测留下的另一个重要问题。VIPER将致力于更好地理解这种区别，这对于确定水是广泛存在于地表深处，还是仅仅分散在地表或地表附近是很重要的。
然而，很明显，即使在其最低限度，月球包含的水比我们曾经认为的要多得多。
“我们从阿波罗时代就知道月球非常干燥，这是错误的，”保罗·露西说，他是夏威夷大学教授，也是论文的合着者。“我们已经知道这是错的，但问题是错到什么程度。”
SOFIA是美国航天局和德国航天局在德国航天中心的一个联合项目。德国航天中心为这次飞行任务提供了望远镜、预定的飞机维护和其他支持。美国宇航局位于加利福尼亚州硅谷的埃姆斯研究中心与总部位于马里兰州哥伦比亚的大学空间研究协会和位于斯图加特大学的德国索非亚研究所合作管理索非亚计划、科学和任务运作。这架飞机由美国宇航局位于加利福尼亚州帕姆代尔的阿姆斯特朗飞行研究中心703号楼维护和运营。索非亚在2014年实现了完全的运行能力，并在2022年9月29日完成了最后一次科学飞行。
