Chandrayaan-3探测月球上“意外”的硫含量

在一个令人兴奋的里程碑全球月球科学家,印度的月船3号着陆器着陆375 英里 （600 公里）从月球的南极2023 年 8 月 23 日。

在不到14个地球日的时间里，Chandrayaan-3为科学家提供了宝贵的新数据，并进一步探索月球的灵感.而印度空间研究组织分享了这些初步结果与世界。

虽然数据来自月船3号的漫游车，名为Pragyan，或梵语中的“智慧”，表明月球土壤含有铁、钛、铝和钙等预期元素，它还显示意想不到的惊喜——硫磺.

像我这样的行星科学家已经知道硫存在于月球岩石和土壤中，但浓度非常低。这些新的测量意味着硫浓度可能高于预期。

Pragyan有两种分析土壤元素组成的仪器 - 一个α粒子X射线光谱仪和激光诱导击穿光谱仪或库简称。这两种仪器都测量了着陆点附近土壤中的硫。

附近土壤中的硫月亮的两极可能会帮助宇航员有一天在陆地上生活，使这些测量成为科学的一个例子，使探索成为可能。

月球地质

有两种主要岩石类型上月球表面– 深色火山岩和更明亮的高地岩石。这亮度差异在这两种材料之间形成了熟悉的”月亮上的人“脸或”兔子摘饭“的形象肉眼可见。

科学家在地球上的实验室中测量月球岩石和土壤成分，发现来自黑暗火山平原的物质往往含有更多的硫比更明亮的高地材料。

硫主要来源于：火山活动。月球深处的岩石含有硫磺，当这些岩石融化时，硫磺成为岩浆的一部分。当融化的岩石接近地表时，岩浆中的大部分硫变成与水蒸气和二氧化碳一起释放的气体。

一些硫确实留在岩浆中，并在冷却后保留在岩石中。这个过程解释了为什么硫主要与月球的黑暗火山岩有关。

Chandrayaan-3对土壤中硫的测量是第一个在月球上发生的。在数据校准完成之前，无法确定硫的确切量。

这未校准的数据LIBS仪器在Pragyan上收集的表明，月球靠近两极的高地土壤的硫浓度可能高于赤道的高地土壤，甚至可能高于深色火山土壤。

这些初步结果给出了像我这样的行星科学家他们研究月球对它如何作为一个地质系统工作的新见解。但我们仍然需要等待，看看Chandrayaan-3团队的完全校准数据是否证实了硫浓度升高。

大气硫的形成

科学家对硫的测量感兴趣，至少有两个原因。首先，这些发现表明，与月球赤道地区的高地土壤相比，月球两极的高地土壤可能具有根本不同的成分。这种成分差异可能来自两个地区之间的不同环境条件 - 两极获得较少的阳光直射。

其次，这些结果表明，极地地区存在更多的硫。硫浓缩在这里可能已经形成来自极其稀薄的月球大气层。

月球的极地地区接受较少的阳光直射，因此，经验丰富极低温度与月球的其余部分相比。如果表面温度下降到-73摄氏度（-99华氏度）以下，那么月球大气中的硫可能会以固体形式聚集在表面 - 就像窗户上的霜一样。

两极的硫也可能来自古代火山喷发发生在月球表面，或来自含有硫的陨石撞击表面并在撞击时蒸发。

月球硫磺作为一种资源

对于长期的太空任务，许多机构已经考虑建造某种月球基地.宇航员和机器人可以从南极基地出发，收集、加工、储存和使用月球上的硫磺等天然材料——这个概念被称为原位资源利用.

原位资源利用意味着更少的返回地球获取补给的旅行，以及更多的时间和精力用于探索。使用硫作为资源，宇航员可以制造使用硫的太阳能电池和电池，混合硫基肥料并制造建筑用硫基混凝土.

硫基混凝土与通常用于的混凝土相比，实际上有几个好处在地球上建造项目.

首先，硫基混凝土在数小时而不是数周内硬化并变得坚固，并且更耐磨.它也不需要混合物中的水，因此宇航员可以节省宝贵的水用于饮用，制造可呼吸的氧气和制造火箭燃料。

而七个任务目前正在月球上或月球周围运行，月球南极地区以前从未从表面进行过研究，因此Pragyan的新测量将帮助行星科学家了解月球的地质历史。它还将允许像我这样的月球科学家提出关于月球如何形成和演化的新问题。

目前，印度空间研究组织的科学家正忙于处理和校准数据。在月球表面，Chandrayaan-3正在冬眠，为期两周的月球夜晚，温度将降至-184华氏度（-120摄氏度）。夜晚将持续到9月22日。

不能保证Chandrayaan-3的着陆器组件Vikram或Pragyan能够在极低的温度下生存，但如果Pragyan醒来，科学家们可以期待更有价值的测量结果。

杰弗里·吉利斯-戴维斯，物理学研究教授，圣路易斯华盛顿大学艺术与科学

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