美国利用同步辐射X射线显微断层扫描和地震模型探索月球冰探测新方法

7月31日，美国劳伦斯伯克利国家实验室研究人员与马里兰大学、夏威夷大学科研人员合作，提出一种利用地震波寻找月球地下冰沉积的新方法。相关成果已发表在《科学进展》杂志上，有望为未来月球着陆任务解读探测数据、定位水资源提供参考。

这项研究围绕月球地下物质如何响应地震波展开。研究团队建立了计算模型，用于预测不同成分的月球地下介质在地震波作用下的表现。实验结果显示，含冰岩石与干燥岩石在地震响应上存在差异，说明地震学方法有潜力用于识别埋藏在月壤和岩石下方的冰层。

为获得更接近月球环境的数据，研究人员建造了名为“冰冻风化层观测与升华测试平台”(FROST)的低温真空室，并将其连接至先进光源的X射线显微断层扫描光束线。该装置可在低温、高真空条件下观察岩石样本的微观变化，帮助研究人员分析模拟月壤在不同含冰状态下的弯曲、变形及其地震特征。

研究团队还结合卫星观测数据，模拟月球大型冰沉积物可能存在的位置及其在地质时间尺度上保持稳定的机制。在此基础上，科研人员把微观尺度岩石物理实验、冰层分布模型和地震模拟相结合，形成一套用于预测月球地下冰层对地震波影响的综合方法。目前，该模型可描述月表以下约800米范围内的相关运动。

研究人员表示，模型仍需未来月球实地实验验证。资料显示，计划用于月球南极探测的挥发性物质探测极地探测车(VIPER)将搭载多种仪器，其中包括可产生地震波的冲击钻，以及可测量短频波传播情况的传感器。除探测月壤表层一米内冰的仪器外，地震波方法或许能够帮助科学家进一步观察更深层月壤中的冰沉积情况。

研究人员认为，随着载人和无人月球探测任务延伸，水资源定位将成为长期月面活动的重要前提。这项工作为设计月球地震探测实验提供了可检验的假设，也为未来利用探测车或宇航员携带设备寻找月球冰提供了新的技术路径。