一項新的研究顯示，月球永久陰影區的年齡比先前估計的要小。包括西南研究所的Raluca Rufu 博士在內的一個研究小組最近確定，月球的大部分常年陰影區（PSRs）最多大約有34 億年的歷史，可能含有相對年輕的水冰沉積物。

新的研究表明，月球的陰影區大約有34 億年的歷史，可能有年輕的水冰沉積。這項資訊對於未來的月球探測和資源規劃至關重要。

水資源被認為是對月球及其以外地區進行永續探索的關鍵，但這些發現表明，先前對寒冷地區水冰含量的估計可能被誇大了。

目前月球自轉軸的傾斜度加上它的軌道傾角–與地球軌道平面的夾角–以及太陽的低角度，在月球兩極形成了永久陰影。PSRs是太陽系中最冷的一些地方，使它們能夠捕捉包括水冰在內的揮發性化學物質，這些化學物質在月球上大多數其他地方嚴酷、不透氣的陽光下會立即從固態直接轉化為氣態。

科學家利用AstroGeo22 和LOLA 高度測量數據計算出月球兩極附近永久陰影區的年齡。彩色斑塊顯示了33 億年前（紅色）、21 億年前（綠色）和接近現在（藍色）的PSRs 與當前地形的範圍。這些發現表明，目前對冷阱冰的估計值過高。圖片來源：Schörghofer/Rufu (2023)

“我們認為地月系統是在早期地球與另一顆原行星發生巨大撞擊之後形成的，”《科學進展》（Science Advances）論文的第二作者、薩根研究員Rufu說。「月球由撞擊產生的碎片盤形成，隨著時間的推移逐漸遠離地球。大約41億年前，月球經歷了一次重大的自旋軸重新定向，當時月球的傾斜度達到了很高的角度，然後才減弱到我們今天看到的構造。隨著軸向傾角的減小，PSRs 出現在兩極，並隨著時間的推移而增長”。

研究小組使用新的地月演化模擬工具AstroGeo22 計算了月球隨著時間推移的軸向傾斜。結合月球軌道高度計雷射數據（LOLA）的表面高度測量結果，研究團隊估算了陰影區域隨時間的演變。

“半個世紀以來，月地距離的時間演變一直是一個懸而未決的問題。”然而，這些新的地月系統歷史地質代用指標讓我們能夠計算出月球的軸向傾斜度和PSR隨時間的變化範圍。

在月球兩極，由於太陽角度很低，陽光永遠無法照射到一些深坑的底部。這些PSRs是太陽系中最寒冷的地方，捕獲了包括水冰在內的揮發性化學物質。新的研究表明，這些區域並不像最初想像的那樣古老，因此目前對月球上水冰的估計可能過高。圖片來源：NASA

2009 年，NASA 在月球南極附近墜毀了重達兩噸的阿特拉斯-半人馬座（Atlas-Centaur）火箭體，它是月球環形山觀測和感測衛星（LCROSS）的一部分。它撞擊了卡比烏斯環形山的地面，產生了一縷碎片，經檢測月球碎屑中含有水和其他化學物質。在”半人馬座”後方飛行四分鐘的一顆牧羊衛星和包括哈伯太空望遠鏡在內的幾顆地球軌道衛星對撞擊進行了監測。

“我們的工作表明，卡比烏斯隕石坑在不到10 億年前成為一個PSR。”行星科學研究所這篇論文的第一作者諾伯特-舍爾霍夫（Norbert Schörghofer）說：”在LCROSS產生的羽流中檢測到的各種揮發物表明，冰捕獲一直持續到相對較近的時期。撞擊和排氣是水的潛在來源，但在月球歷史早期達到頂峰，當時還不存在現在的PSR。PSRs的年齡在很大程度上決定了可能被困在月球極區的水冰數量。有關PSRs 中水冰豐度的信息對於規劃即將進行的載人和非載人登月找水任務尤為重要。”

這項關鍵資源可用於製造空氣和火箭燃料，並維持人類居住。美國國家航空暨太空總署和其他實體計劃派遣漫遊車和人類來確定PSR內水冰的特徵。