月震可能揭示埋藏在月球南极陨石坑下的冰层

在月球掠过观测的第一个班次中，阿耳忒弥斯二号机组捕捉到了月球超过三分之二的区域，展示了近月面复杂的特征。直径600英里的撞击陨石坑——东方盆地，位于近侧与远侧的过渡地带，有时从地球上部分可见。东方火山东北的圆形黑点是格里马尔迪火山口，以其异常深色的海熔岩底和严重退化的边缘而闻名。图片来源：NASA

（神秘的地球uux.cn）据马里兰大学（作者：乔治亚·江）：在月球上找到水可能只是检测到正确的振动。

马里兰大学、劳伦斯伯克利国家实验室和夏威夷大学地质学家的一项新研究表明，地震波——与地震中测量到的振动相同——可以用来定位和绘制埋藏在月球表面下的冰层。

该团队的研究成果发表在2026年7月31日《科学进展》期刊上，正值关键时刻。NASA的阿尔忒弥斯计划在2028年目标是月球南极地区进行载人着陆，而藏在极地陨石坑深邃冰冻阴影中的水冰被认为是宇航员能找到的最宝贵资源之一。冰经过融化和净化后，可以变成饮用水。通过电力分解后，冰层产生氧气供呼吸，氢气用于火箭燃料，这意味着找到稳定的月球冰源可以大幅减少未来任务需要从地球运送的冰。

“识别宇航员在月球上可以使用的材料至关重要，”马里兰大学地质、环境与行星科学系副教授、该研究合著者尼古拉斯·施梅尔说。“由于他们会受限于从地球带来的少量资源，月球上找到的任何资源基本上都能帮助他们靠陆地生活，尤其是长期任务或前哨站。”

目前，没有人确切知道月球上有多少冰，或者它在哪里。卫星可以从轨道扫描月球表面，但只能看到表层土壤。水冰的沉积可能更深处——这正是这项新研究发挥作用的地方。

团队的理念很简单：冻土和干燥土壤在地震波穿过时表现截然不同。冰会使混合的物质变硬，使振动传播速度是通过干燥泥土的两到三倍。富含冰的区域还可能导致地震能量反弹而非穿透，就像声音在墙壁间回响一样。施梅尔指出，月球上放置得当的地震仪能够探测到这些效应。

“我们可以利用地震波不仅观察冰的存在，还能大致判断冰的数量，”他解释道。

为了验证他们的理论，研究人员采取了三种方法。该研究的主要作者哈里森·丽莎白（Harrison Lisabeth '16，地质学博士），劳伦斯伯克利国家实验室岩石物理学家及马里兰大学校友，冻结了来自亚利桑那州的一块火山岩，碎碎后与月球尘埃极为相似。随后，他利用X射线研究冰如何沉积在土壤颗粒之间的细小缝隙中。

夏威夷大学的合著者Matthew Siegler建模了月球南极地区的详细温度图，识别出哪些陨石坑保持足够低以保持冰层数十亿年。在马里兰大学，施梅尔运行了小型月震的计算机模拟，这些地震在地下月球冰层中波动并相互作用。在每一次地震数据中，冰层都留下了清晰且可测量的痕迹。

除了对宇航员的实用价值外，月球冰还具有科学意义。月球上的阴影陨石坑可以冻结并困住像水冰这样的挥发物，使其在较长时间尺度中保持不扰——而且由于月球岩石本身有大约40亿年的历史，研究这些冰可以揭示水是如何输送到早期太阳系的。

施梅尔说：“月球见证了早期太阳系中一些最关键的部分，包括水的输送方式。”“研究沉积在那里的冰可以揭示水是如何扩散的，最终揭示地球海洋的形成过程。”

研究人员很快就能验证他们的预测。中国嫦娥七号任务预计将于2026年底在沙克尔顿陨石坑附近着陆，附近有大量疑似冰层。2028年，NASA的Artemis宇航员有望部署月球环境监测站，这是Schmerr协助开发的地震探测仪器。

施梅尔说：“我们的发现正在为未来几年我们将进行的一项观察奠定基础。”“目前还没有人实地测量过月球上的冰层，但我们现在已经有了需要注意的预测。这是重要的第一步。”

Harrison Lisabeth，《月球冰的地震特征》，《科学进展》（2026）。DOI： 10.1126/sciadv.adz7220.www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz7220