月球上的冷冻二氧化碳可能为未来的太空旅行提供燃料

最新研究的作者称，月球“藏宝图”可以引导探险者找到月球上的冷冻资源，为燃料和其他必需品提供关键成分。

一组研究人员利用月球勘测轨道飞行器十多年来获取的月球表面温度数据，绘制了月球上的“冷阱”——温度低到足以让固态二氧化碳（CO2）存在的区域，这种物质与超市里可以买到的干冰相同。这些储藏物可能用于为月球探险者制造火箭燃料、食物、材料和氧气。

这项研究的首席作者、夏威夷亚利桑那州行星科学研究所的行星科学家诺伯特·肖尔格霍夫 (Norbert Schorghofer) 说，冷阱最近成为月球解释的焦点，因为专家们预计那里可能发现水。

目前还没有人能够证实这些冷阱中是否存在二氧化碳冰，但这项研究支持了这样一种观点，即有些地区阴凉且永远寒冷，以至于冰可以存活下来。有直接证据表明月球上也存在二氧化碳。2009 年，美国宇航局的月球陨石坑观测和传感卫星 (LCROSS) 故意将一块火箭碎片高速扔进月球陨石坑，形成一股物质羽流，直冲太空。探测器随后分析了这股羽流，并检测到了二氧化碳和水分子。

这一事实与新的寒冷地区地图相结合意味着，“这些冷阱应该真的含有二氧化碳，”Schorghofer 说。但下一步将是一个任务，通过探索来验证这一点。

超过一定温度，太空中的水和二氧化碳冰就会升华，直接从固态变为气态。在某些冷阱中，二氧化碳冰的升华速度非常缓慢——每十亿年最多只会损失几厘米的深度。这意味着，至关重要的是，月球上应该会积聚冰，因为月球收集冰的速度比冰消失的速度要快。

仅在南极地区就有大约 6,000 平方英里的水冰陷阱。但二氧化碳需要更低的温度才能保持冻结状态，而这些较冷的地区更难找到。肖尔格霍夫的团队在南极周围阴影陨石坑中发现了 79 平方英里的冰陷阱，其中可能存在固体二氧化碳，他们在《地球物理研究快报》上报道了这一发现。他们还了解到一些听起来很明显的事情——那里的任何冰在夏季都应该融化得更快，因为那时月球会稍微升温。

科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家保罗·海恩 (Paul Hayne) 表示，考虑到二氧化碳的挥发性，这些区域（月球上最冷的地方）代表了一大片二氧化碳可以保持稳定的区域。海恩对月球两极的冰特别感兴趣，但并未参与此项研究。

海恩说，这些陷阱位于“阴影中的阴影”中，至少有十亿年没有见过阳光。科学家以前就知道这些区域存在，但不知道它们有多冷或有多大。

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他说，尽管这项研究提供了冷阱的“藏宝图”，但获取和提取二氧化碳又是另一回事。

海恩说，未来的着陆器和宇航员任务可能会发现许多较小的冷阱，这些冷阱太小，无法从轨道上看到。碳在月球上很罕见，但它是一种非常有用的元素。他说，甲烷——最近 SpaceX 火箭的首选燃料——可以由二氧化碳制成。

月球二氧化碳的确切来源尚不清楚。Schorghofer 表示，大部分二氧化碳可能由富含不同种类冰的彗星沉积下来，并补充说，富含碳的流星撞击月球表面也可能通过化学反应产生二氧化碳。月球也可能正在“排气”，让深埋在地下的二氧化碳慢慢浮出水面。

月球上的碳含量非常少，寻找碳可能“就像早期在地球上寻找石油一样”，肖尔格霍夫说。当时人们在寻找浓缩的碳氢化合物，“现在我们在寻找浓缩的碳”。