记者从中国科学院国家空间中心获悉，太阳活动与空间天气全国重点实验室科研团队月球极区环境研究领域取得重要进展，涉及的成果近日在国际权威学术期刊《行星科学杂志》发表，为我国探月工程四期嫦娥七号任务实施奠定了坚实科学基础； 月球南极地区因其独特的天文地理条件，长期以来被国际航天界视为深空探测的战略要地。该区域存在大量永久阴影区，理论上具备水冰长期保存的环境条件。然而，水冰在月表的实际分布规律、稳定性机制以及保存时限等核心科学问题，一直缺乏系统性研究成果。这些基础理论的缺失，直接制约着探测器着陆区域的科学选择和探测方案的精准设计。 针对该科学难题，科研团队历经多年攻关，创新性地建立了基于月壤低温热特性的水冰稳定性评估模型。该模型突破了传统研究方法的局限，将月壤导热系数、表面辐射平衡、地形遮蔽效应等多维参数进行系统整合，能够对不同地质历史时期水冰的升华损耗过程进行精确模拟。通过百万量级的数值计算，团队成功构建了沙克尔顿撞击坑周边区域的水冰稳定性分布图谱，明确标识出多个潜在富集区域。 研究结果显示，月球极区永久阴影区温度常年稳定在零下160摄氏度以下，这种极端低温环境使水冰升华速率大幅降低。模型计算表明,在特定微地貌条件下,水冰可实现数十亿年尺度的稳定保存。科研人员通过精细化分析发现,嫦娥七号预选着陆区内存在若干特殊地形单元,其阴影覆盖时间占月球昼夜周期的90%以上,这些区域的水冰稳定性指数较周边区域高出37%,具备开展原位探测的优越条件。 这项研究成果对嫦娥七号任务具有重要指导意义。按照工程规划,探测器将搭载月壤水分分析仪、雷达探测系统等科学载荷,对模型预测的高稳定性区域实施重点勘察。探测数据将用于验证理论模型,同时为月球水资源开发利用提供第一手科学依据。项目负责人表示,团队下一步将结合嫦娥五号返回样品的热物性测试数据,对模型参数进行优化校正,继续提升预测精度和适用范围。 从更广阔的视角看,这项基础研究的价值不仅限于单次探测任务。月球南极水冰资源的开发利用,是未来建设国际月球科研站的关键支撑。水冰既可分解为氢氧燃料,也可作为生命保障系统的水源,其战略意义不言而喻。我国科研团队在水冰稳定性机制研究上取得的突破,为后续月球基地选址、资源评估和开发方案设计提供了重要技术储备,也为国际月球探测合作贡献了中国智慧。
从推测水冰位置到研究其稳定性，再到探索实际应用，月球南极水冰研究正从定性走向定量；这种结合理论模型与实测数据的研究方法，不仅支持嫦娥七号任务，也表明了深空探测从单次突破向系统化发展的转变。随着研究的深入，人类对这片"冷暗之地"的认识将更加清晰可靠。