记者近日从中国科学院国家空间中心获悉，该中心太阳活动与空间天气全国重点实验室科研团队在月球南极沙克尔顿区域水冰稳定性研究方面取得重要突破。研究团队通过深入分析低温条件下月壤的热性质，成功构建了月球极区水冰热稳定性模型，并将其应用于南极沙克尔顿区域，开展了高空间分辨率的水冰热稳定性模拟。这一成果不仅揭示了当地表面辐射、月壤温度及水冰稳定区域的分布特征，更为嫦娥七号探测器在南极水冰就位探测任务提供了科学依据。相关研究成果已发表于国际学术期刊《行星科学杂志》。
一、研究背景：月球南极水冰探测的战略意义
月球南极的沙克尔顿撞击坑附近是我国嫦娥七号探测任务的候选着陆区，该区域因可能存在大量水冰资源而备受关注。水冰（热）稳定性反映的是在长期、地质时间尺度上水冰升华损失的难易程度。评价水冰的稳定性对于了解水冰在月球极区的分布特征具有重大意义，尤其对嫦娥七号的南极水冰就位探测任务至关重要。通过稳定性研究，科学家能够确定更有可能保存水冰的区域，从而优化探测路径，提升任务成功率。
二、研究方法：构建模型与高分辨率模拟
本研究的核心在于构建了极区水冰热稳定性模型，该模型充分考虑了低温条件下月壤的热性质。月壤作为月球表面的覆盖层，其热导率、比热容等参数直接影响水冰的保存状态。研究团队通过理论推导与实验验证相结合的方式，确定了模型的关键参数，并将其应用于沙克尔顿区域。通过高空间分辨率的水冰热稳定性模拟，研究人员绘制了该区域的水冰稳定分布图，揭示了光照、月壤温度及水冰稳定区域的内在关联。
三、研究发现：水冰稳定区域的分布特征
模拟结果显示，沙克尔顿撞击坑及其周围区域的水冰稳定性呈现显著的空间异质性。部分区域因光照条件优越、月壤温度较低，成为水冰保存的“稳定区”；而另一些区域则因光照强烈、温度较高，导致水冰易升华损失。研究团队进一步分析了这些稳定区域的分布规律，发现其与撞击坑的地形特征、月壤成分及太阳辐射角度密切相关。例如，撞击坑的阴影区因长期缺乏光照，温度极低，成为水冰保存的理想场所；而坑壁区域因坡度较陡，光照直射，水冰稳定性相对较差。
四、实践应用：为嫦娥七号探测任务提供支撑
本研究成果对嫦娥七号探测器在南极水冰就位探测任务具有直接指导意义。通过水冰热稳定性模型，科学家能够预测沙克尔顿区域水冰的潜在分布，从而为探测器的着陆点选择、探测路径规划提供科学依据。例如，模型可帮助确定哪些区域更可能保存大量水冰，哪些区域因水冰稳定性差而不适合探测。此外，研究结果还可用于优化探测器的热控系统设计，确保其在极端低温环境下能够正常工作。
五、未来展望：推动月球资源开发与利用
月球南极水冰资源的探测与利用是未来月球科学研究的重点方向之一。本研究不仅为嫦娥七号任务提供了关键支撑，也为后续月球资源开发奠定了理论基础。例如，水冰的稳定性研究可为月球基地建设提供参考，帮助科学家确定哪些区域适合建立性基地；同时，水冰的分布特征研究还可为月球水资源的可持续利用提供依据。
中国科学院国家空间中心太阳活动与空间天气全国重点实验室科研团队在月球南极水冰稳定性研究方面取得的新进展，标志着我国在月球科学研究领域迈出了坚实一步。随着嫦娥七号探测任务的推进，这一成果将为我国月球资源开发与利用提供重要科学支撑，助力我国航天事业迈向更高水平。
