标题：水冰
背景资料
美国科学家发现，月球北极附近有大量水冰。由印度绕月探测器“月船一号”携带的美国宇航局Mini-Sar雷达探测月球时，在40多个陨坑里发现水冰。2010年3月1日，美国宇航局公布了一张Mini-SAR雷达拍摄的照片。该张照片显示月球北极有40多个充满水冰的陨石坑，共量达到6亿吨水冰。
理解
在具有风化过程的天体上或者具有地壳运动的天体上，老的陨石坑[1]会逐渐被磨灭。比如在地球上通过风化、风吹来的尘沙的堆积、岩浆撞击坑会被掩盖或者磨灭。在其它天体上有可能有其它效应来磨灭陨石坑。比如木卫四的表面是冰，随着时间的流逝冰会慢慢流动，使得这颗卫星表面的陨石坑消失。
在地球上约有150个大的依然可以辨认出来的陨石坑，通过对这些陨石坑的研究地质学家还发现了许多已经无法辨认出来的陨石坑。几乎所有具有固体表面的行星和卫星均带有陨石坑。在有些天体上陨石坑的密度可以被用来确定相应的表面地区的形成年代。
发现
美国科学家发现，月球北极附近有大量水冰。据英国广播公司报道，由印度绕月探测器“月船一号”携带的美国宇航局Mini-Sar雷达探测月球时，在40多个陨坑里发现水冰。  水冰
这一探测结果是在美国德克萨斯州举行的第41届太阳系大行星讨论会上公布的。会议还公布了另一次叫做LCROSS的月球探测行动的新发现，就是在月球的水中包含了象碳氢化合物这样的物质。
Mini-Sar发现的北极附近的40多个陨坑里的水冰宽度不等，直径从2公里到15公里之间。尽管不能测出陨坑的深度，但科学家说，这些水冰至少应该在2米厚以上，才会让月船一号测出。
这些被发现有水冰的陨坑大多数都是从来无法受到太阳的光照，永远在黑暗的笼罩下。一些永远处于黑暗的陨坑的温度最低可达零下248摄氏度，比冥王星的表面还冷，这样才会保持水冰的冰冻状态。
水冰被证实
印度月船1号月球轨道器上的美国宇航局Mini-SAR雷达发现，月球北极直径从1英里（2公里）到9英里（15公里）的40多个陨石坑里都有水冰。
美国休斯敦月球和行星研究所的施普迪斯博士估计，月球北极附近的陨坑里至少存有6亿吨水冰。如果是这一数量的火箭燃料的话，将足够一架航天飞机在2千2百年中每天发射一次。
这些水冰的成分大多数是纯粹的水分子，可能在月球表面干燥的风化层之下的几十厘米处。具有保护作用的月球表层能防止那些有可能暴露在太阳光下的纯水冰块的蒸发。
2009年美国宇航局和其他机构的科学家证实，月球表面的大部分地区存在水分子，而月球的南极则存在水冰。现在美国科学家说，他们可以相当自信的肯定，人类在月球上可持续的存在是可能的。
延伸
丹尼尔·巴林杰是第一位将一个地球上的地质形态确认为陨石坑（撞击坑）的人：他指出美国亚利桑那州的巴林杰陨石坑是一个撞击坑。但是当时他的理论没有获得很多支持者，当时大多数地质学家认为地球上没有遗留下来的陨石坑。
1920年代美国地质学家沃尔特·布克（Walter H. Bucher）研究了美国境内的一系列环形山，最后他认为这些环形山是有巨大的爆炸事件造成的，但是他认为这些爆炸事件是强烈的火山爆发造成的。但是1936年其他地质学家得出结论认为这些环形山可能是由撞击造成的。[1]
这个问题一直到1960年代依然未完全解决，这个时期的一系列研究，尤其是尤金·苏梅克的详细研究提供了明确的证据证明这些环形山是由撞击形成的，这些研究确认了一系列只有通过撞击才会产生的冲击变态，其中最知名的是冲击石英。
研究区域
月球北极发现拥有水冰的大量“水囊”，这为宇航员和无人探测器有可能进行的月球探索活动提供了另一个可供选择的研究区域。美国宇航局官员表示，印度月球探测器携带的美国宇航局的一个雷达仪器，在月球北极的陨石坑底部发现至少6亿吨水冰的证据。这是迄今为止发现的另一个月球水冰源。水冰是重要资源，人们可把它开采出来，制成氧气或火箭燃料，供给未来的月球基地。
华盛顿美国宇航局太空操作计划项目主管詹森·克鲁山说：“虽然水冰的总储量取决于陨石坑的深度，但对这些数据进行分析后，我们的科研组确定月球北极存在至少6亿吨水冰，这项发现将为进一步探索和开发月球的未来任务提供一个新的目标。” 
研究人员在月球北极一直被阴影笼罩的陨石坑里发现了这些水冰。而月球南极也存在类似情况，去年人们确定那里有水冰。由于阳光永远照不到这些地方，因此水可以无限期地保持冰冻状态。
美国宇航局科学家表示，该局2009年10月在月球南极投下两个撞击器，以便通过撞击，使水冰云团腾空升起，利用轨道飞船、其他飞船和地面天文台对它进行研究。随后进行的分析发现，在激起的尘埃云团里存在大量水和水蒸气。
休斯敦月球和行星研究所Mini-SAR实验首席研究人员保罗·施普迪斯在一份声明中说：“有关月球任务的多种测量和研究数据产生的画面，证实月球上正在发生水诞生、转移和堆积等现象。这一最新发现显示，月球是一个比人们以前认为的更加有趣和更具吸引力的科研、探索目的地。”这项研究成果将在《地球物理研究快报》上进行详细介绍。
在月球上任何地方发现水冰都是非常激动人心的发现，因为它可以为未来参与月球登陆任务的宇航员提供自然资源。冰可以融化变成饮用水，或者分裂生成氧气和氢气，为宇航员及火箭提供呼吸气体和燃料。[1]
水冰是如何形成
由水或融水在低温下固结的冰称为水冰。最常见的水冰冰壁是夏季瀑布变为冬季冰瀑布，属于季节性冰壁，这种冰壁在一天中都有可能发生变化，它不象雪冰那样容易判断。水冰只能形成蓝冰和绿冰，所以是理想的冰壁攀登场地，特别在零度左右的温度条件时。[2]
造就土卫八神秘阴阳脸
阴阳脸
这一系列土卫八的图片显示了冰迁移电脑模型是如何解释这颗卫星的大部分全球外表特征的。
美国宇航局的 “卡西尼”号土星探测器传回的最新数据，有助于解释土星的卫星土卫八奇怪的“阴阳脸”  水冰外观，即一面很暗，另一面很亮。
“卡西尼”号收集到的这些图片和数据对目前有关这颗卫星奇特外观的最重要的一个理论提供了依据，该理论指出，迁移的冰使土卫八的一面因反射阳光而显得特别明亮，另一侧因被尘埃覆盖，而显得异常黑暗。
研究人员在2009年12月10日发表在《科学》杂志上的两篇论文中详细介绍了这些最新发现。“卡西尼”号于1997年发射升空，自2004年以来，一直在围绕土星运行。300多年来，这颗卫星明暗半球现象一直让天文学家迷惑不解。意大利出生的法国天文学家乔凡尼·多美尼科·卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）在1671年发现了土卫八，他注意到，这颗卫星正面，即正对土星轨道公转的一侧显得偏暗。
“旅行者（Voyager）”号和“卡西尼”号传回的图片显示，面对土星轨道一侧的黑暗物质一直延伸到赤道附近的反面。反面明亮的物质主要是由水冰构成，亮度比黑暗材料的大10倍，这些材料穿过北极和南极一直延伸到正面。这是“卡西尼”号在2007年9月10日飞越土卫八，它随机携带的“成像科学子系统”（Imaging Science Subsystem）照相机拍到的这颗卫星的照片。
德国柏林自由大学的蒂尔曼·登克（Tilmann Denk）是在《科学》杂志发表的其中一篇论文的第一作者，他说：“（‘卡西尼’号的）‘成像科学子系统’拍到的图片显示，土卫八正面上的亮和暗材料都比反面的相同材料显得更红。”登克指出，土卫八的正面被暗红色尘埃覆盖，因此显得更暗，这些尘埃可能是从围绕土星运转的其他卫星上吹来的。
这些尘埃或许与最近美国宇航局的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope）发现的围绕在土星周围的巨大的环状物有关。然而这些图片显示，降落的灰尘并不是导致土卫八两侧亮度截然不同的唯一原因。登克说：“土卫八上非常复杂且界线分明的明暗面，显然不是由尘埃降落形成的，事情并没那么简单。因此我们必须找出其他可导致这一现象的机制。”
新线索
近距离拍到的图片为科学家提供了一些线索，显示出热隔离（thermal segregation）的迹象。这一理论认为，水冰从面对太阳的一面（更温暖的区域）移向极面更加寒冷的区域。因此前者的亮度变暗，温度升高，后者的亮度变大，温度降低。由美国科罗拉多州波德西南研究所（Southwest Research Institute in Boulder）的约翰·斯宾塞（John Spencer）和登克负责撰写的另一篇科学论文指出，水冰迁移起到重要作用。研究人员通过把“成像科学子系统”的图像与“卡西尼”号的合成红外分光计（Composite Infrared Spectrometer，CIRS）获得的热量信息结合在一起，制成土卫八的电脑模型。
合成红外分光计在2005年和2007年获得的观测资料发现，暗区的温度（129度绝对温标，零下227华氏度）足以使积存数亿年的大部分冰蒸发掉。土卫八的自转周期很长，土卫八上的一天，相当于79个地球日，因此与自转速度更快的卫星相比，每天土卫八得到太阳照射的时间更长。斯宾塞和登克提出，不断下降的尘埃使土卫八的正面显得更加暗淡，较深的颜色有助于吸收更多阳光，最终导致赤道附近的冰蒸发掉。
蒸发的冰会在温度更低，更加明亮的极地，即土卫八的反面重新凝结。冰蒸发后，会在这颗卫星表面留下颜色较暗的物质，使正面和赤道附近的温度升高，变得更暗，使冰继续蒸发。与此同时，在冰的冷凝作用下，反面和极地变得更亮、更冷。这种现象导致现在的土卫八表面明暗分明。这颗卫星相对较小的体积（直径大约只有900英里，即1500公里）和它相对较弱的引力，都使冰很容易从一半球移到另一半球。斯宾塞说：“土卫八是全球性冷暖循环失控的受害者。”[3]