冷冻月壤模拟实验发现,冰会加快地震波。模型显示,地表仪器或可发现地下800米深的月球冰层。

模拟实验发现地表仪器可通过月震发现地下冰

未来月球定居点寻找水冰,可能采用类似地球石油勘探的地震方法。目标不是液态烃,而是埋在月壤下的冻结水。水可供饮用和生命保障,也能提供制造火箭推进剂所需的氢。太阳能和含氧月壤相对丰富,但从地球运输氢成本很高,本地冰储量可能决定长期驻留是否可行。

地球上的地球物理学家会用爆炸物或重型车辆制造地震波。波遇到地下层界面时发生反射和折射,传播速度则随材料密度和成分变化。研究人员想把这种方法用于月球两极永久阴影区。

Harrison Lisabeth、Nicholas Schmerr等人把亚利桑那州火山岩粉碎成细颗粒,模拟月壤,再放进FROST低温舱,加入不同浓度的水并冻结。实验发现,冰填入颗粒之间的细小空隙后,材料变得更紧密,压缩波也就是P波传播得更快。干燥松散月壤和含冰层因此会留下不同的地震信号。

计算机模型显示,布置在地表的地震仪可能探测深达800米,也就是2625英尺的冰层。美国国家航空航天局月球勘测轨道飞行器已经通过中子探测器,在月球南极发现大范围含氢信号,但轨道观测无法确定冰的准确深度和浓度。地面地震测量可补充位置、深度和几何形态信息。

中国嫦娥七号计划携带地表地震仪,于2026年末在沙克尔顿陨石坑着陆。之后执行任务的美国阿尔忒弥斯宇航员,也可在南极部署多个地震仪。

实验使用的是地球火山岩模拟物,不是真实月壤,800米也是模型结果,并非月面实测。发现地震异常也不等于冰足够纯、容易开采或具有经济价值。研究尚未估算储量、浓度、开采速度和工程成本。论文于2026年7月31日发表于《科学进展》。

原文:https://www.futura-sciences.com/en/why-lunar-settlers-may-hunt-for-ice-reserves-just-like-oil-on-earth_37194/