未来可能搭载于绕月卫星的宇宙射线雷达仪器概念图。图片来源：夏威夷大学马诺阿分校

科学家一直在努力寻找月球上的冰。它将成为未来月球基地的重要资源，既可维持人类生存，也可分解为氢和氧，这是火箭燃料的关键成分。如今，研究人员正在采用两种创新方法推进这项工作。

美国夏威夷大学马诺阿分校地球物理与行星学研究所（HIGP）的助理研究员李帅（音）此前已在月球南北两极的永久阴影区探测到水冰。现在，由李帅实验室的研究生Jordan Ando领导的一项新研究，分析了韩国航空宇宙研究院月球轨道探测器搭载的“ShadowCam”相机拍摄的图像。

月球极区陨石坑无法直接接收阳光，但坑壁一侧反射的阳光可间接照亮另一侧。专为观测月球永久阴影区而设计的ShadowCam，对月表反射的间接光非常敏感。

“冰通常比岩石更明亮，能够反射更多光线。”Ando解释说，“我们通过分析这台高灵敏度相机拍摄的优质图像，深入观察了这些永久阴影区，研究水冰是否会使这些月表的区域广泛增亮。”

尽管阴影区的冰并未显著提升月表亮度，但对ShadowCam图像的分析有助于优化月表含冰量估算。李帅此前推测月表含有5%至30%的水冰，而ShadowCam图像分析将范围缩小到不足20%。

除研究月表冰外，HIGP的研究人员与合作者近日在《地球物理研究快报》发表论文，提出探测月球两极地下冰层的新方法。

“我们通过最新研究，证明利用自然存在的宇宙射线探测月球地下冰层的新技术是可行的。”论文第一作者、HIGP博士后研究人员Emily S. Costello说，“这些超高能宇宙射线撞击月表并穿透地层，其释放的雷达波会从地下冰层和岩层反射回来，从而推断地下结构。”

研究团队采用先进的计算机模拟技术，测试了雷达波在月壤中的传播方式及其如何编码可能存在的冰层信息。

“这种寻找月球冰的方法具有开创性且令人振奋。”论文作者之一、夏威夷大学马诺阿分校的Christian Tai Udovicic说，“由于该技术基于仅有少数专家掌握的高能物理学原理，因此让行星科学家感到非常惊讶。”近日，他在美国休斯敦召开的月球与行星科学会议上展示了该成果。

目前，研究人员正致力于组装专为接收此类信号设计的雷达仪器，并计划于2026年初完成系统测试。他们将寻求机会将该设备送往月球，以期能够首次探测到月球上大规模的地下冰层。（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1029/2024GL113304