2023年8月23日，印度的月船3号任务成功将一个着陆器和月球车安全送达了月球，成为了全世界第4个成功软着陆月球的国家。月球探测的国际力量进一步提升，人类对月球的认知也将快速的深化。有媒体报道说，印度是首个成功着陆月球南极的国家，而月球南极可能有大量的水冰。印度会不会探测到水冰，因此获得重大科学突破呢？

要回答这个问题，必须首先明确月球的南极范围有多大？月船三号是不是真的着陆在月球南极？

对于月球极区的定义，可以参考地球。对于地球，由于地球在沿椭圆形轨道绕太阳公转时，还绕着自身的倾斜地轴旋转，地球在自转时，地轴与其垂线形成一个23°26'的倾斜角；因而地球在公转时便出现有连续6个月的时间，两极之中总有一极朝着太阳，全是白天，称为极昼；另一个极背向太阳，全是黑夜，称为极夜。极昼和极夜是极圈内特有的自然现象，发生在北极圈北纬66°34'以北和南极圈南纬66°34'以南的地区。因此地球的极圈是指南北纬66以上的区域。

月球示意图，来自图虫网

而月球的情况是怎么样的呢？我们知道月球围绕地球旋转时，也和地球一起围绕太阳公转。但是，月球的自转和公转轴之间的夹角只有1.54度，这个角度是由于地球的引力导致的。在如此小的夹角情况下，月球两极发生极昼和极夜的区域就非常小，大致是在其南北纬86度到极点之间的区域。现在我们来看看印度月船3号着陆点的经纬度，它是在南纬69度多，不到南纬70度的位置，显然这里距离经典的月球极圈还很远。

那为什么媒体都说印度是第一个着陆在月球南极的国家呢？这是因为，月球中高纬度区域的太阳光照角很小，而由于月球表面崎岖不平，布满了大大小小的撞击坑，撞击坑的坑缘和坑底的高差很大，可达几百米到几千米。由于地势之间的遮挡，低角度照过来的太阳光就照射不到坑底低洼处，这些区域就成为了永久阴影区，如同极夜一般。而那些突出的高地，就一直有光照，成为极昼区域。这样一来，发生极昼和极夜的区域就要大得多，包括了不到南北纬86度的一些地形高差很大的中高纬度区域。尤其重要的是，这些阴影区域常年温度很低，都低于零下100摄氏度，从而形成了冷阱效应，当水分子等挥发性物质进去后，就被冻结在那里被长期保存下来，成为可能被开采利用的月球资源。

印度月船3号的着陆点就是因为这个原因被看作降落在了月球的南极区域，而备受关注。

既然如此，月船三号的着陆区域有没有水冰？这次任务能否证实有水冰的存在呢？事实上，着陆点远离永久阴影区，而且月船3号也没有打算去探测水冰。

月船3号的着陆器“维克拉姆”重约1500公斤，包括一辆只有26公斤重的探月车，相对于我国玉兔号月球车质量的五分之一。由于着陆器和月球车都没有用于保温的设备，因此它们在月面工作的时间只能持续半个“月球日”，大约相当于 14 个地球日。在如此短的时间内，月球车无法到达远处的阴影区探测水冰，只能就近探测月球表面的形貌和成分。

可见，人类对月球水冰资源的实地探测还要再等一等。包括中国和美国的多个探测任务也都将月球极区的水冰作为重点探测目标，我们相信在不久的将来，人类对月球水冰的探测会取得重大突破。

本文为科普中国·星空计划扶持作品

作者：肖龙

审核：左维

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来源: 星空计划

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