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印度登陸月球南極 各國爭相登月探究水源

今年8月23日,印度太空船「月船3號」(Chandrayaan-3)搭載的登月器「維克拉姆」(Vikram)和探測車「智慧號」(Pragyan)在月球南極著陸,令印度成為第一個將登陸器安然降落月球南極的國家,也是繼美國、中國和前蘇聯之後,第四個登月的國家。

當日,印度太空研究組織(Indian Space Research Organisation ,簡稱ISRO)主席斯里達拉‧索馬那(Sreedhara Somanath)在傍晚6時後宣佈:「總理先生,我們完成在月球軟著陸。印度上月球了。」

去年底以來,有多個國家發射太空船,嘗試登陸月球。今年4月,日本私人公司ispace登陸器「白兔號」(Hakuto-R)在月球表面墜毀;8月20日,俄羅斯的「月球25號」(Luna-25)探測器偏離預定軌道,也於月球表面墜毀。

印度登月計劃也不是一帆風順的。2008年,印度發射了首個月球探测器「月船1號」,在月球拍攝了大量圖片和蒐集數據,於2009年失聯;2019年9月,「月船2號」月球探測器嘗試在月球表面軟著陸時也失聯。

這次「月船3號」在距離月球南極約 600 公里的地點降落。那裡地形複雜,滿布撞擊坑和深淵,而且位於永遠沒有陽光直接照射的「暗面」(dark side,或稱far side),溫度低至攝氏零下230度,對電子儀器挑戰極大。印度只以約 7,400 萬美元的成本,發射了重量較輕的「月船3號」,進行規模和範圍較小的任務。

「月船3號」其中一個重要目標,是探測隕石坑究竟含有多少水。科學家長期以來相信,「水冰」極有可能是月球上最有價值的資源,可以支援人類在月球居住和作進一步探索,更可成為前往火星及太空的中途站。

自1960年代美國太陽神太空船首次登月以來,科學家一直在探究,月球上是否含有水的成分。1960年代晚期和1970年代初期,美國太空人從月球帶回的岩石顯示,月球乾燥無水。但隨後,行星科學家觀察到月球極地地區的隕石坑底部,似乎有水冰存在的跡象。

到了2008年,布朗大學研究人員用新技術重新探究從月球帶回的樣本,在火山玻璃微小珠子中發現了氫元素。2009年,印度太空研究組織的「月船1號」探測器搭載的美國太空總署的儀器,偵測到月球表面有水;2020年10月,美國太空總署確認在月球南半球一個名為「克拉維烏斯環形山」(Clavius Crater)的隕石坑上探測到水分子,首次證實月球在日光照射的表面(sunlit side)有水分子。

月球上的水與月球另外兩個疑團有關。根據其中一個理論,在大約45億年前的冥古宙,剛剛形成不久的早期地球和同軌道一顆火星大小的矮行星撞擊,兩者融合後重新形成了地球,另一大型碎塊則成為月球。

然而,美國行星科學研究所(Planetary Science Institute)的科學家兼南方循道會大學(Southern Methodist University)教授馬修‧西格勒(Matthew Siegler)試為,倘若月球是由地球和另一顆行星相撞後形成的,相撞產生的熱量必然會將月球上的水分全部蒸發,不可能會有殘留的水分。

「月船3號」拍攝到的月球地貎。

另外,在月球背面發現了一片約 48公里寛的花崗岩。

西格勒解釋說,在地球上,花崗岩形成是因為水與地殼板塊互動。但月球沒有傳統意義上的水或板塊構造,但卻有花崗岩。西格勒說:「如果沒有水,就需要極端的情況才能形成花崗岩。為甚麼這個是沒有水、沒有板塊構造的系統,但卻有花崗岩?難道月球上有水,或至少在這個地區有水?」

月球探索已成為全球科學界的新試驗場。8月26日,日本宇宙航空研究開發機構(Japan Aerospace Exploration Agency,簡稱JAXA)和美國太空總署合作「X射線成像和光譜任務」(XRISM),發射月球智慧著陸器(Smart Lander for Investigating Moon,簡稱SLIM),利用先進圖像導航技術和輕型硬件,高精度登陸月球和行星,進行小型、針對性的任務。

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