月球南極水冰研究 中國有重大突破！為嫦娥七號做準備

中國在月球南極水冰研究領(lǐng)域取得重大突破，為即將發(fā)射的嫦娥七號（CE-7）探測器任務(wù)提供了關(guān)鍵科學(xué)支撐。2026年2月25日，中國科學(xué)院國家空間中心公布的最新研究成果顯示，科研團隊通過創(chuàng)新性構(gòu)建極區(qū)水冰熱穩(wěn)定性模型，首次實現(xiàn)了對月球南極沙克爾頓撞擊坑區(qū)域水冰分布的高精度模擬，這一突破性進展將直接指導(dǎo)我國首次月球南極就位探測任務(wù)的實施。

研究團隊針對月球極端環(huán)境特點，創(chuàng)新性地將低溫條件下月壤熱物理性質(zhì)納入計算體系，建立了目前國際最精細的極區(qū)水冰熱穩(wěn)定性模型。該模型能精確模擬月表溫度場分布，計算水冰年平均升華速率，并以100kg/(m2·Gyr)為臨界值劃定穩(wěn)定區(qū)域。研究區(qū)域聚焦沙克爾頓撞擊坑（直徑21km，深4.2km）及其周邊區(qū)域，空間分辨率達到驚人的50米/像素，相比美國Diviner探測器的240米/像素觀測數(shù)據(jù)實現(xiàn)了數(shù)量級提升。

模擬結(jié)果顯示，沙克爾頓坑內(nèi)存在顯著的溫度梯度差異：坑底平坦區(qū)域年平均溫度最低（約40K），而坑壁區(qū)域因微量太陽散射輻射影響溫度略高。特別值得注意的是，研究首次發(fā)現(xiàn)坑內(nèi)不僅存在水冰冷阱（升華溫度≤110K），還分布著HCN（≤120K）、SO?（≤90K）和NH?（≤80K）等揮發(fā)分的穩(wěn)定區(qū)域。其中水冰冷阱面積達3270平方公里，比基于Diviner數(shù)據(jù)估算的結(jié)果擴大12%，這一發(fā)現(xiàn)極大拓展了潛在水冰資源的勘探范圍。

通過模擬太陽輻射與熱輻射的年際變化（圖2），研究團隊繪制出迄今為止最精確的永久陰影區(qū)（PSR）分布圖。數(shù)據(jù)顯示，沙克爾頓坑內(nèi)約83%區(qū)域?qū)儆谟谰藐幱皡^(qū)，但熱輻射分布呈現(xiàn)明顯不均勻特征。尤為關(guān)鍵的是，在坑緣附近發(fā)現(xiàn)多個"弱光照區(qū)域"，這些日照時長極短（年累計＜5小時）但能獲得微量能量的過渡帶，可能是水冰與月壤混合物最理想的賦存環(huán)境。

該研究成果對CE-7任務(wù)具有三大指導(dǎo)價值：首先，首次明確沙克爾頓坑底平坦區(qū)域與特定坑壁位置（坡度＜15°）為最優(yōu)探測靶區(qū)；其次，發(fā)現(xiàn)HCN等有機分子可能與水冰共存的證據(jù)，為拓展生命起源研究提供了新方向；最重要的是，研究提出的"熱穩(wěn)定性-地形坡度-物質(zhì)組成"三維選址標準，將探測器著陸點選擇精度從公里級提升至百米級。

國際同行評議指出，這項研究在三個方面實現(xiàn)創(chuàng)新：首次將月壤孔隙度隨深度變化納入熱模型，創(chuàng)新性提出"二次升華"效應(yīng)計算方法，建立揮發(fā)分穩(wěn)定性分級評價體系。相關(guān)成果已發(fā)表于《行星科學(xué)雜志》，研究團隊特別強調(diào)，模型中集成的中國自主月球軌道器數(shù)據(jù)占比達65%，標志著我國在深空探測數(shù)據(jù)處理能力上已躋身世界第一梯隊。

水冰資源被公認為月球基地建設(shè)的決定性因素。1噸月球水冰可電解產(chǎn)生620立方米氫氣（推進劑）和310立方米氧氣（生命支持），其開發(fā)成本僅為地球運輸?shù)?/100。本次研究確認的穩(wěn)定水冰區(qū)，理論上可支持年產(chǎn)萬噸級的水資源開采，這使我國在未來的月球基地選址競賽中獲得顯著優(yōu)勢。

隨著嫦娥七號進入最后發(fā)射準備階段，這項研究成果已直接應(yīng)用于探測器載荷配置優(yōu)化。據(jù)悉，CE-7將搭載我國首臺月面穿透雷達（探測深度50米）和激光揮發(fā)分分析儀，其探測精度將比現(xiàn)有國際最好水平提高3倍。美國行星科學(xué)研究所高級研究員詹姆斯·格林評價稱："中國科學(xué)家建立的這個模型，可能改變?nèi)祟悓υ虑驑O區(qū)資源分布的認知框架。"

這項突破性研究不僅為嫦娥七號鋪平了道路，更深遠的意義在于：它首次系統(tǒng)論證了月球南極水冰資源的工業(yè)開發(fā)可行性，使人類向建立永久性月球科研站的目標邁出了實質(zhì)性的一步。根據(jù)我國公布的深空探測規(guī)劃，在CE-7任務(wù)之后，2030年前后將實施月球南極采樣返回任務(wù)，屆時這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)將得到最終驗證。正如論文通訊作者劉洋研究員所言："我們正在編寫的不僅是探測方案，更是人類成為跨行星物種的技術(shù)路線圖。"