一项新的研究显示，月球永久阴影区的年龄比之前估计的要小。包括西南研究所的 Raluca Rufu 博士在内的一个研究小组最近确定，月球的大部分常年阴影区（PSRs）最多大约有 34 亿年的历史，可能含有相对年轻的水冰沉积物。

新的研究表明，月球的阴影区大约有 34 亿年的历史，可能有年轻的水冰沉积。这一信息对于未来的月球探测和资源规划至关重要。

水资源被认为是对月球及其以外地区进行可持续探索的关键，但这些发现表明，以前对寒冷地区水冰含量的估计可能被夸大了。

目前月球自转轴的倾斜度加上它的轨道倾角--与地球轨道平面的夹角--以及太阳的低角度，在月球两极形成了永久阴影。PSRs是太阳系中最冷的一些地方，使它们能够捕获包括水冰在内的挥发性化学物质，这些化学物质在月球上大多数其他地方严酷、不透气的阳光下会立即从固态直接转化为气态。

科学家们利用 AstroGeo22 和 LOLA 高度测量数据计算出月球两极附近永久阴影区的年龄。彩色斑块显示了 33 亿年前（红色）、21 亿年前（绿色）和接近现在（蓝色）的 PSRs 与当前地形的范围。这些发现表明，目前对冷阱冰的估计值过高。图片来源：Schörghofer/Rufu (2023)

"我们认为地月系统是在早期地球与另一颗原行星发生巨大撞击之后形成的，"《科学进展》（Science Advances）论文的第二作者、萨根研究员Rufu说。"月球由撞击产生的碎片盘形成，随着时间的推移逐渐远离地球。大约41亿年前，月球经历了一次重大的自旋轴重新定向，当时月球的倾斜度达到了很高的角度，然后才减弱到我们今天看到的构造。随着轴向倾角的减小，PSRs 出现在两极，并随着时间的推移而增长"。

研究小组使用新的地月演化模拟工具 AstroGeo22 计算了月球随着时间推移的轴向倾斜。结合月球轨道高度计激光数据（LOLA）的表面高度测量结果，研究小组估算了阴影区域随时间的演变。

"半个世纪以来，月地距离的时间演变一直是一个悬而未决的问题。"然而，这些新的地月系统历史地质代用指标让我们能够计算出月球的轴向倾斜度和PSR随时间的变化范围。

在月球两极，由于太阳角度很低，阳光永远无法照射到一些深坑的底部。这些PSRs是太阳系中最寒冷的地方，捕获了包括水冰在内的挥发性化学物质。新的研究表明，这些区域并不像最初想象的那样古老，因此目前对月球上水冰的估计可能过高。图片来源：NASA

2009 年，NASA 在月球南极附近坠毁了重达两吨的阿特拉斯-半人马座（Atlas-Centaur）火箭体，它是月球环形山观测和传感卫星（LCROSS）的一部分。它撞击了卡比乌斯环形山的地面，产生了一缕碎片，经检测月球碎屑中含有水和其他化学物质。在"半人马座"后方飞行四分钟的一颗牧羊卫星和包括哈勃太空望远镜在内的几颗地球轨道卫星对撞击进行了监测。

"我们的工作表明，卡比乌斯陨石坑在不到 10 亿年前成为一个 PSR。"行星科学研究所这篇论文的第一作者诺伯特-舍尔霍夫（Norbert Schörghofer）说："在LCROSS产生的羽流中检测到的各种挥发物表明，冰捕获一直持续到相对较近的时期。撞击和排气是水的潜在来源，但在月球历史早期达到顶峰，当时还不存在现在的PSR。PSRs的年龄在很大程度上决定了可能被困在月球极区的水冰数量。有关 PSRs 中水冰丰度的信息对于规划即将进行的载人和非载人登月找水任务尤为重要。"

这一关键资源可用于制造空气和火箭燃料，并维持人类居住。美国国家航空航天局和其他实体计划派遣漫游车和人类来确定PSR内水冰的特征。