新華社東京10月28日電 尋找月球的水資源對(duì)于載人太空探索以及揭開月球乃至地球上水的起源之謎都具有重要意義。日本京都大學(xué)日前發(fā)布新聞公報(bào)說，該校參與的一項(xiàng)研究顯示，通過組合測(cè)定從月球表面逃逸的不同能量的中子，能同時(shí)推測(cè)月球地下水資源的豐度和深度。
為利用月球水資源或探明水的起源，需要借助月球車等挖掘并采集水。而要實(shí)現(xiàn)高效挖掘和采集，需要先依靠繞月探測(cè)器等遠(yuǎn)程且非接觸的地下探測(cè)，以選出挖掘的候選地點(diǎn)。因此，非接觸式地下水探測(cè)非常重要。
銀河系宇宙射線撞擊月球表面會(huì)令月表以下幾十厘米土壤中的原子核破碎，產(chǎn)生不帶電的中子。這些中子能量高達(dá)約100萬電子伏特，屬于快中子。它們從地下逃逸到月球表面的過程中，會(huì)和地下的物質(zhì)碰撞，失去能量。特別是水中氫元素的原子核和中子質(zhì)量大致相等，如果有水存在的話，中子會(huì)更高效地失去能量，逃逸到月表。這種能量相對(duì)較低的中子屬于熱中子或超熱中子。逃逸出來的這些中子的量根據(jù)含水量的變化而變化。
日本量子科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、立命館大學(xué)、京都大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員利用粒子軌跡模擬軟件Geant4構(gòu)建了一個(gè)框架，這個(gè)框架能詳細(xì)模擬銀河系宇宙射線撞擊月球表面后發(fā)生的基本物理過程。他們隨后改變?cè)氯篮?、含水層的深度和厚度、土壤溫度等與水的存在形態(tài)相關(guān)的條件，反復(fù)計(jì)算逃逸出來的中子的強(qiáng)度。結(jié)果顯示，將熱中子、超熱中子和快中子三者的測(cè)定組合起來，可以推算出隱藏在月球地下水存在的量以及深度。
論文第一作者草野廣樹說，通過反復(fù)開展各種條件下的數(shù)值模擬，研究人員明確了借助中子測(cè)算能得出月壤中含水量和存在形態(tài)的信息。這有望在月球水資源探測(cè)中用于評(píng)估其作為資源利用的可能性。他們期待未來能在實(shí)際的月球探測(cè)中，檢驗(yàn)這次的研究成果。
參與研究的晴山慎表示，這項(xiàng)研究提出的方法不僅限于月球，還可以應(yīng)用于銀河系宇宙射線能直接到達(dá)的天體。
研究相關(guān)論文已發(fā)表在英國(guó)《行星與空間科學(xué)》雜志上。
一審：嚴(yán)薔梅丨二審：李艷丨三審：張偉偉
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