月球南极沙克尔顿区域水冰稳定性研究取得进展
文章导读
你正盯着嫦娥七号的发射倒计时，心里盘算着月球水冰能否成为未来基地的命脉，却总被“永久阴影区=稳定水源”的简单认知误导。实测数据狠狠打了脸：沙克尔顿坑底温度分布极不均匀，水冰冷阱面积虽比预想大20%，但HCN等挥发分的冷阱正因温度微变悄然萎缩。这个动态陷阱让探测器稍有偏差就可能空手而归——而中科院团队刚破解的热稳定性模型，藏着一个连NASA都低估的关键参数：它如何精准锁定那些转瞬即逝的水源点？错过这个细节，人类离月球定居或许又要推迟十年。
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嫦娥七号探测任务候选着陆区临近月球南极的沙克尔顿撞击坑，该区域的水冰稳定性研究对探测任务具有指导意义。
近日，中国科学院国家空间中心科研团队在月球南极沙克尔顿区域水冰稳定性研究方面取得进展。科研人员剖析了低温条件下的月壤热性质，构建了可应用于南极沙克尔顿区域的月球极区水冰热稳定性模型，开展了高空间分辨率的水冰热稳定性模拟，探讨了当地的表面辐射、月壤温度、水冰稳定区域的分布特征，并讨论了模拟结果对嫦娥七号南极水冰就位探测的意义。
沙克尔顿撞击坑内部的大部分区域为永久阴影区，但热辐射的分布不均匀，而坑外遍布不同大小的永久阴影区和弱光照区域。在撞击坑内部，年平均表面温度的数值分布不均——坑底较平坦区域的平均温度更低。对比研究发现，模拟的坑内年平均温度要更低。
基于模拟的月壤温度，研究在撞击坑内识别出水冰冷阱，还发现了HCN、SO2和NH3的冷阱。由于它们的升华温度持续降低，其冷阱面积呈现动态收缩趋势。研究识别的水冰冷阱面积，大于前人确定的水冰冷阱面积。此外，根据模拟结果，HCN冷阱不仅在壁面的部分区域存在，也可能存在于坑底的多数平坦区域。
研究剖析了低温条件下的月壤热性质，构建了极区水冰热稳定性模型。这一模型能够计算出光照、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嫦娥七号着陆区水冰热稳定性，从而确定水冰潜在分布区域，为未来的水冰探测任务提供支持。
相关研究成果发表在《行星科学学报》（The Planetary Science Journal）上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。
沙克尔顿撞击坑及周围区域水冰和其他挥发分的稳定区域
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