月球南极地区有着太阳系中一些最极端的环境：那里冷得令人难以想象，到处都是坑坑洼洼，有的地方要么经常沐浴在阳光下，要么就是黑暗中。作为其阿尔特弥斯计划的一部分，这正是为什么美国宇航局希望在2024年登月时将宇航员送到那里。这个最南端地区最吸引人的特征是火山口，其中一些从未见过阳光到达地面，原因是阳光照射两极表面的角度较低。对于一个站在月球南极的人来说，太阳会出现在地平线上，从侧面照亮月球表面。
因此，主要掠过一些月球南极陨石坑的边缘，而留下它们深处的阴影。由于永久的黑暗，美国宇航局月球勘测轨道飞行器(LRO)测量了这些陨石坑内太阳系中最冷的温度，这些陨石坑被认为是保存水等物质的完美环境。事实证明，尽管气温下降到零下零下233摄氏度（388华氏度），而且据推测可能会使冻土永久冻结在土壤中，但月球表面最上层的超薄层(比红细胞的宽度还薄)正在慢慢流失水分。科学家认为这些极地陨石坑的某些区域会积水，仅此而已。
但也有太阳风粒子和流星体撞击火星表面，可以推动通常发生在地表温度较高时的反应，这一点没有得到强调。与地球不同的是，月球没有大气层来保护表面。因此，当太阳向太阳系喷射出被称为太阳风的带电粒子时，其中一些粒子会轰击月球表面，激起水分子四处弹跳，到达新的位置。同样的，任性的流星体不断地撞击地表，将土壤和冰冻的水分子“连根拔起”。流星体可以将这些比人类头发宽度小很多倍的土壤颗粒，撞击到距离撞击地点19英里(30公里)远的地方，这取决于流星体的大小。
这些粒子之所以能传播得如此之远，是因为月球的引力很低，没有空气来减缓速度：所以每次发生这样的撞击，都会有一层非常薄的冰粒散布在月球表面，暴露在太阳的热量和太空环境中，最终升华或消失在其他环境过程中。尽管重要的是要考虑到，即使在阴影环形山中，水也在慢慢渗出，但也有可能有水被加入其中，撞击月球的冰冷彗星，加上太阳风，可能会补充月球的水分，成为月球全球水循环的一部分，这是科学家们正在试图解决的问题，此外，目前还不清楚有多少水。
科学家们想知道，水是只存在于月球表面的表层，还是深入月球地壳？不管怎样，科学家的计算，月球极地陨石坑的最上层在几千年时间里正在被重新改造。因此，科学家们用LRO的莱曼阿尔法测图仪(LAMP)等仪器在两极探测到的微弱霜斑可能只有2000年历史，而不是一些人所预期的数百万年或数十亿年，不能把这些陨石坑看作是冰冷的死点。为了证实这个计算，未来一种能够探测水蒸气的仪器应，该能在月球表面以上发现每立方厘米被撞击释放出的1到10个水分子。未来月球探测的好消息
对于即将到来的科学和探索，水分子的散射可能是个好消息。这意味着宇航员可能不需要为了找到富含水分的土壤而让自己和仪器，处于阴暗陨石坑底部的超低温环境中——只需要在附近阳光充足的地区就可以找到。这些研究表明，流星体正在为我们做一些工作，把物质从最冷的地方运送到一些边界地区，宇航员可以用太阳能探测车进入这些边界地区，这也告诉我们，需要做的是登上月球其中一个区域的表面。
获得一些关于正在发生事情的第一手数据，到达月球表面将使评估月球上有多少水变得容易得多。因为从远处辨认水，尤其是在永久阴影笼罩的陨石坑中，是一项棘手的工作。科学家们发现水的主要方法是通过遥感仪器，可以根据物体反射或吸收的光来确定是由什么化学元素构成。但要做到这一点，需要一个光源，从理论上讲，这些永久性的阴影区域并不强大。了解月球上的水环境
在美国国家航空航天局(NASA)宇航员重返月球挖出一些土壤，或在月球表面发射新的仪器，可以嗅出漂浮的水分子之前，关于流星体对月球阴影环形山内部环境影响的理论研究，可能有助于解开围绕月球水的一些谜团。这已经帮助科学家们了解最上层地表水是新的还是古老的，或者水是如何在月球周围迁移的。流星体对陨石坑底部的另一个影响可能有助于解释，为什么科学家们发现的是风化层或月球土壤中稀薄的一片片霜，而不是纯水冰块。尽管有很多关于水的问题，但重要的是要记住，直到近十年，科学家们才发现了证据。
证明月球并非像许多人长期以来所认为的那样是一块干燥、死亡的岩石。LRO有1pb的返回科学数据(相当于20万部高清长片视频)，它起到了重要作用。月球陨石坑观测与传感卫星(LCROSS)也是如此，该卫星在2009年故意撞击卡比乌斯陨石坑，并从陨石坑底部释放出含有水的一缕保存物质后，发现了冰冻的水。科学家怀疑两极有水，并从LCROSS那里得到了肯定的信息，但现在有证据表明，中纬度地区有水，也有证据表明有水来自微流星体的撞击。
博科园｜研究/来自：美国宇航局戈达德太空飞行中心
参考期刊《地球物理研究快报》
DOI: 10.1029/2019GL083158
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