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仪式感-阿波罗登月50周年:年轻一代月球科学家将改动未来月球研讨

1969年7月20日,美国宇航员阿姆斯特朗成功踏上月球外表,迈出人类前史性的一大步,也标志着人类第一次探月热潮的到来。

进入21世纪,人类第2次探月热潮鼓起,除了原先的航天大国美国和俄罗斯外,我国、印度、日本和韩国等国也陆续参加了这一热潮。

本年1月,我国月球勘探器嫦娥四号成功着陆在月球反面,并方案在本年年底发射嫦娥五号,完结区域软着陆及采样回来。印度在2008年10月初次履行月球勘探使命,现在正在努力完结月球软着陆。韩国正在研发其首个月球勘探器,最早将于下一年发射。美国也在方案2024年前让宇航员重返月球。

各国探月方案的背面,不乏年青一代的身影。在阿波罗11号成功登月50周年之际,《天然》杂志采访了五位年青的月球科学家。在他们的故事中,咱们能够看到新一代科学家是怎么改动人们对月球的研讨与知道。

梅加巴特

梅加巴特:制作月球矿藏学地图

梅加巴特(Megha Bhatt)是一名印度月球科学家,自儿时起便感受到月球的吸引力。

她出生在印度的一个小村庄,村里晚上常常断电,导致有许多时刻调查星空,并为之深深入神。阿波罗号登月的故事让她萌生了为印度航天局作业的想法,也促进她挑选学习物理学和电子学。

2008年,印度成功发射了第一个月球勘探器月船一号。巴特在她的博士论文中运用了该勘探器的一些数据来研讨月球矿藏学。经过研讨不同波长的月球反射光,她制作出了不同矿藏在月球外表的散布状况。巴特还提出了一种预算铁元素丰度的办法,用以提醒熔化的重生月亮在45亿年前冷却后怎么开端构成矿藏晶体。

现在,巴特在坐落艾哈迈达巴德的印度国家物理研讨实验室专心于月球遥感的研讨,并持续制作她的月球矿藏学地图。研讨数据首要来自月船一号,有时也需求结合一些其他月球勘探器的丈量数据,比方在2007年至2009年间绕月飞翔的日本月球勘探器“月亮女神” (SELENE probe)。“这就像侦察作业,你有必要整合更多信息才干看到更大的图景。” 巴特说道。

“月球旋涡”是巴特企图解开的月球疑团之一。

这些奥秘的淡色斑纹出现在月球上,就像咖啡里的奶油斑驳。关于月球旋涡的构成,科学家们有仪式感-阿波罗登月50周年:年轻一代月球科学家将改动未来月球研讨几个彼此对立的观念。其间一个盛行的观念是,月球上的一些磁性岩石就像维护伞,能够维护月球外表被太阳开释的粒子和辐射,也便是太阳风影响。这些微型磁伞能够将月球外表与太阳粒子阻隔开来,避免其变暗。

巴特正在从矿藏学视点研讨这些能够延伸几十公里的旋涡。在一个被称为“赖纳尔伽玛”(Reiner Gamma)的椭圆状漩涡中,她发现了其外表矿藏反射光的方法的改变,这标明有多个机制别离构成了该旋涡的不同区域。她以为磁屏蔽在必定程度上能够解说一些月球旋涡的构成,但并不是悉数原因。

印度原定于2018年3月发射月球二号勘探器,但由于修正规划等原因现已4次推延发射时刻。该勘探器使命包含绕月观测和在月球南极着陆,搜集水冰、岩石和土壤数据。这将是第一个勘探月球高地贫铁富铝岩石的勘探器,该区域的化学成分还未被直接探究过。假如未来使命能够成功,巴特将转而研讨这些矿藏。

杰西卡巴恩斯

杰西卡巴恩斯:探究封存多年的月球岩石样本

估计在下一年,杰西卡巴恩斯(Jessica Barnes)将走进一个温度保持在零下20℃的大冷藏室,近距离触摸一块被仪式感-阿波罗登月50周年:年轻一代月球科学家将改动未来月球研讨封存了近50年的月球岩石样本。自1972年阿波罗17号的宇航员将这块岩石带回地球以来,它一向处在冷冻状况。巴恩斯将剖析这块封存多年的阿波罗原始样本中水和其他挥发性物质的含量。

阿波罗17号是阿波罗方案的最终一次使命,着陆点在月球北半球的陶勒斯-利特罗山沟。哈里森仪式感-阿波罗登月50周年:年轻一代月球科学家将改动未来月球研讨施密特是阿波罗方案很多宇航员中的仅有的地质学家,他在山沟的一块巨石上采下一些样本,其间一块被带回地球后就被放到零下20℃冷藏,别的的样品则被保存在室温下。科学家们并不确认冷冻条件是否比室温更有利于样本保存,而巴恩斯将迎来绝佳的时机研讨这两种保存条件下样本成分的不同之处,进而对冷冻保存技能做出评价。

假如不同样本中水和其他挥发物的含量相同,那么NASA未来或许就不用费心思去冻住这些从月球带回的岩石。但任何差异的存在都或许标明需求有更好的办法来保存月球样本,以保持其科学特性。除此之外,巴恩斯和她的团队还将研讨这块冷冻多年的阿波罗样本的根本地质成分和化学成分。

巴恩斯开端是苏格兰的一名地质学学生,当她意外取得一个研讨月球岩石的博士时机后,便转仪式感-阿波罗登月50周年:年轻一代月球科学家将改动未来月球研讨而开端了月球研讨之旅。这个职位首要是运用纳米二次离子质谱技能,从微观范畴剖析月球岩石中的化学成分。

巴恩斯说:“我看到这份作业时几乎不敢相信自己的命运,我将用一种全新的技能来研讨月球岩石。我很走运地得到了这个时机,我从来没有后悔过。”

现在,巴恩斯在坐落美国得克萨斯州休斯顿的约翰逊航天中心作业。在闻名的月球实验室中,她研讨了阿波罗方案带回的各类的月球岩石,其间她最喜爱的是一种叫做橄长岩的陈旧岩石,这种岩石外表为乳白色,上面布满了蜂蜜棕色的矿藏质。

本年8月,她将参加亚利桑那大学月球和行星实验室,把她对月球岩石的研讨阅历用于保存奥西里斯-雷克斯(OSIRIS-REx)使命搜集的小行星样本。奥西里斯-雷克斯是NASA首个小行星采样回来使命,估计将于2023年完结。

现在,令巴恩斯最振奋的是能够参加阿波罗样本剖析项目,该项目共有9个研讨团队,他们将从不同方面研讨阿波罗方案带回的原始岩石样本。每隔一段时刻,巴恩斯就会去参加一个会议,见到施密特——那个在月球上采集了岩石样本的宇航员。

凯瑟琳乔伊

凯瑟琳乔伊:在南极洲寻觅月球陨石

英国曼彻斯特大学的月球科学家凯瑟琳乔伊(Katherine Joy)也在研讨月球岩石。与巴恩斯不同,她研讨的月球碎片不是由宇航员从太空带回来的,而是月球遭受小行星碰击时从外表飞溅出来,穿过太空落到地球上的月球陨石。

乔伊会亲身去寻觅这些稀有的月球陨石。本年年初,她参加了英国南极调查局安排的初次南极陨石搜索活动。乔伊骑着雪地摩托奔驰过南极广袤的冰原,在冰面上用仪器搜索那些看起来突兀的黑色小岩石。

在4周的时刻里,考察队总共发现了36块来自太空的陨石。现在,这些样本刚刚经过慢船从南极洲运到英国,乔伊将在本月开端剖析这些样本。她期望至少能找到一块来自月球的陨石,“咱们从前成功找到过来自灶神星的陨石,但我十分想找到一颗月球陨石。”

乔伊也曾研讨过阿波罗宇航员带回的一些闻名的月球岩石。2012年,她在阿波罗16号履行使命期间搜集的月球岩石中发现了古代小行星的碎片。这一成果标明,34亿多年前原始化学成分的小行星常常碰击地球和月球。

比较较而言,月球陨石能够协助乔伊更好地开展作业,由于它们来自月球各个区域。而阿波罗号带回的样本则都来自月球近侧一个化学成分共同的有限区域。

每一块月球陨石都是一座潜在的月球信息宝库。到现在,科学家现已发现了大约145颗月球陨石,并经过它们了解了月球更多区域的地质状况。本年5月,乔伊及其团队陈述称,在2013年南极洲发现的一块43亿年前的月球陨石中存在依据标明其时月球上已有火山爆发。

除了研讨月球陨石外,乔伊仍是一个欧洲仪器合作项目中的一员,该仪器将用于俄罗斯方案在2023年送至月球南极区域的“月球27号”着陆器。她也就行星探究的重要性向英国政府提出过主张。

当然,乔伊最大的愿望仍是亲身去月球游览,沿着陨石坑的一侧向下攀爬,探寻月球各个地质层的前史。

蔡景深

蔡景深:运用偏振光研讨月球土壤

蔡景深(Chae Kyung Sim)是一名韩国月球科学家。比较于亲身去月球游览,她更喜爱带着两个孩子看天上的月亮。他们会评论月球的亮度和不断改变的形状,以及他们的母亲是怎么在地球上揭开它的很多疑团。

蔡景深对星空的探究源于一位酷爱地理学的幼年同伴。她开端研讨的是行星地理学,重视木星和土星的大气层。2014年,在蔡景深取得韩国庆熙大学博士学位前后,韩国政府宣告方案向月球发射第一艘宇宙飞船。其时韩国的月球科学家十分少,蔡景深和一些韩国科学家转而开端考虑怎么为这次使命供给一些共同的科学办法。

蔡景深的研讨范畴是太空风化,即暴露在苛刻的太空环境中的天体表层所阅历的一系列仪式感-阿波罗登月50周年:年轻一代月球科学家将改动未来月球研讨改变进程。她期望能提醒月球上有多少地表风化是由这两个进程形成的。她说,研讨导致月球外表风化的各种因素能够协助研讨人员了解一个区域的地质前史。

在威望地理期刊《伊卡洛斯》(Icarus)宣布的一篇论文中,蔡景深和她的团队陈述称,月球土壤中的铁元素的含量会导致它们对太空风化的反响不同,了解这些差异能够在探月使命中挑选更适合让航天器着陆的土壤类型。

她现在地点的团队正在开发一款能够运用偏振光研讨月球的相机。偏振研讨能够提醒月球外表的更多细节,比方尘土颗粒的巨细,这是月球外表风化程度的一个标志。她表明,这款相机将是有史以来送到月球上的分辨率最高的偏振仪,并将协助科学家更好方案未来的登月使命。

现在,韩国行将迈出探月第一步,方案在2020年首个实验型月球勘探器探路者号(KPLO)。蔡景深期望用勘探器取得的数据来比较月球和其他无空气天体(如水星)的太空风化状况。她还等待向国际展现韩国探月发现的全部。

她说,“作为一个韩国人,我对运用其他国家的数据感到不舒服,由于这些钱是由那个国家的纳税人而不是咱们的国家花掉的,我想把韩国的数据共享给其他国家的科学家。”

法文哲

法文哲:剖析嫦娥探月工程传回数据

法文哲是我国自主培育的月球科学家之一,现在任职于北京大学遥感与地理信息研讨所,致力于剖析我国“嫦娥”探月工程所取得的数据。

他的职业生涯也受到了我国登月方案的影响。在复旦大学攻读博士学位时,法文哲的研讨方向是微波辐射计对地表特征参数反演。2007年,我国预备发射第一颗月球轨迹飞翔器嫦娥一号。得知自己地点的实验室会研讨来自勘探器的数据后,法文哲自愿参加了这个项目,并为我国本乡月球研讨做出许多奉献。依据嫦娥一号探月数据,他在《伊卡洛斯》上宣布了预算月壤厚度与月表氦-3含量散布的论文。

他仍是嫦娥三号和四号使命科学研讨中心团队成员,经过嫦娥三号测月雷达数据制作了雨海着陆区精密的浅表层结构图。嫦娥三号于2013年在月球近地球面最大盆地雨海区域着陆,经过带着的探地雷达对月球地下进行了迄今为止最具体的丈量,成果发现月球地下的地质结构比科学家们料想的要杂乱得多。“咱们探究月球的次数越多,咱们的疑问就越多。” 法文哲称。

除此之外,他还对传统观念提出了一些应战,比方月球极区永久阴阿炳影区是否存在很多水冰。美国月球勘察轨迹飞翔器等航天器观测发现,在月球永久阴影区存在一类碰击坑,其坑内雷达回波极化比远高于坑外。对此,NASA等太空组织解说称,月球极区存在很多水冰,宇航员能够挖掘这些冰,以支撑未来的月球移民。但法文哲开发了一种解说观测成果仪式感-阿波罗登月50周年:年轻一代月球科学家将改动未来月球研讨的新模型。他以为,这种回波异常是月球外表石块二次散射的成果。“或许有水冰,但体积没有之前幻想的那么大。我的研讨成果对未来的探究确实是一个应战。”

我国航天局方案本年年底前后发射嫦娥五号,完结区域软着陆并将采纳2公斤的月球样本带回地球。法文哲见过阿波罗号宇航员搜集的月球岩石,但从未触摸过。他总算有时机与月球近距离触摸,“有时候我觉得自己很走运。”

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