天文學家公布首張完整精確的月球表面氫豐度地圖

美國約翰霍普金斯大學應用物理實驗室（Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory）團隊利用二十多年前收集的數據，繪制首張完整的月球表面氫豐度的地圖。該地圖不但確定含氫物質分布，也證實水在月球最初形成時和岩漿海在凝固時的重要性。

研究團隊使用1998年發射的月球勘探者號（Lunar Prospector）中子光譜儀觀測中子的數據，該任務繞月球運行了一年半後撞擊月球表面，並首次得到月球兩極擁有強氫訊號的直接證據。

大質量恆星在超新星爆炸時會釋放出宇宙射線，它們以近光速在太空中移動。當宇宙射線碰到行星或衛星表面時，會分解上面的原子使質子和中子飛離。科學家透過研究質子和中子的運動來識別元素的位置和含量。中子光譜儀（Neutron Spectrometer）是月球探勘者號上五台儀器之一，它能檢測月球熱中子數量，以瞭解月球地殼中的氫含量，進而推測水的存在，它的表面分辨率為百五十公里。團隊將太陽神任務的月球土壤樣本與太空船測量的數據結合起來，最終得到月球表面精確的氫分佈地圖。

地圖證實兩種氫含量較大的區域，第一個位於阿里斯塔克斯高原（Aristarchus Plateau），是月球上最大的火山碎屑物所在地。該項測量證實了先前的看法，即水（由氫推測）在月球岩漿事件的重要性。第二是KREEP岩石的區域也含有氫。KREEP是月球某種熔岩的組成成分之首字母縮寫詞，代表鉀（K）、稀土元素（REE） 和磷 （P）。

研究團隊表示：普遍認為月球是地球與其他星球發生巨大撞擊後形成，當它冷卻時，礦物質會從岩漿中形成，而KREEP則是最後結晶的物質，這意味著水在月球岩漿的形成中發揮了作用。這張新地圖不僅完成了月球表面氫的含量調查，還可以量化月球誕生時的氫和水含量。這套設備不僅能研究月球的水分佈。

在2013年，同研究團隊人員還設計信使號（MESSENGER）太空船的中子光譜儀，並證實水星兩極存在水冰。這些發現能幫助我們瞭解太陽系演化，而且對未來人類的太空探險也很重要。

【圖：約翰霍普金斯大學應用物理實驗室；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2022年6月9日出版的《地球物理研究學報：行星》；標題是：Global Hydrogen Abundances on the Lunar Surface