中國科學院國家空間中心太陽活動與空間天氣全國重點實驗室的科研團隊，在月球南極水冰研究領域取得重要突破。該團隊聚焦沙克爾頓區(qū)域，通過構建精細化模型，深入探究了水冰在極端環(huán)境下的熱穩(wěn)定性特征，相關成果已發(fā)表于國際權威期刊《行星科學雜志》。

研究團隊創(chuàng)新性地將月壤在零下170℃至零下150℃區(qū)間的熱導率變化納入模型，結合月球自轉導致的復雜光照條件，開發(fā)出高分辨率水冰熱穩(wěn)定性仿真系統(tǒng)。該模型能夠精準模擬沙克爾頓撞擊坑周邊區(qū)域的水冰分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)永久陰影區(qū)與光照過渡帶的穩(wěn)定性差異顯著，其中撞擊坑底部斜坡區(qū)域的水冰保存概率較周邊平原高出40%以上。

作為嫦娥七號任務的核心探測目標，月球南極水冰的分布特征直接關系到探測器著陸點的選擇。科研人員通過對比不同坡度、海拔區(qū)域的模擬數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)坡度小于15°的陰影區(qū)更有利于水冰長期存留。這項發(fā)現(xiàn)為探測器搭載的原位質譜儀和雷達探測儀提供了關鍵選址依據(jù)，可大幅提升水冰探測的效率和準確性。

該研究還揭示了月壤顆粒大小對水冰穩(wěn)定性的影響機制。模擬顯示，粒徑小于50微米的細顆粒月壤具有更強的保溫性能，可使地下10厘米處的水冰年升華量降低65%。這一特性解釋了為何部分撞擊坑壁雖受短暫光照，仍能檢測到水冰信號。科研團隊正基于這些發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化嫦娥七號探測器的鉆取采樣方案，計劃在多個深度層位開展對比分析。

據(jù)介紹，沙克爾頓撞擊坑周邊區(qū)域的地形復雜度遠超以往探測區(qū)域，其直徑達21公里的撞擊坑底部存在多級臺階結構。研究團隊通過數(shù)字高程模型分析發(fā)現(xiàn)，某些特定方位的二級臺階區(qū)域既能獲得極短時間的光照補充能量，又能保持永久陰影環(huán)境，這種"微生態(tài)"區(qū)域可能是水冰富集的"熱點地帶"，將成為后續(xù)探測的重點候選區(qū)域。