周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏 周三 · 太空探索 | 周四 · 观测指南 周五 · 深空探测 |周六 · 茶余星话 | 周日 · 视频天象 翻译：陈玮菁 校对：牧夫天文校对组 编排：胡暖暖 后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永葳 董腾晨 原文链接： https://skyandtelescope.org/astronomy-news/meet-shackleton-crater-moon-landing-site/ 名称：沙克尔顿环形山 位置：89.90°S 0.00°E 直径：21km 深度：4km  沙克尔顿环形山的侧视图(图源:NASA） 在今年的晚些时候，NASA计划在月球上着陆一个钻孔机，其名为极地资源冰开采实验1号（缩写为PRIME 1）。着陆点是一个名叫沙克尔顿(Shackleton)的陨石坑，距月球的南极不远。 这并不是沙克尔顿环形山第一次成为探索的焦点。除了新的钻探任务，美国宇航局的月球轨道器4号、克莱门汀号、月球探勘者探测器和月球勘测轨道器已经从飞行轨道探测过上沙克尔顿陨石坑。日本的SELENE和印度的月船1号轨道飞行器也探测了这个陨石坑。总而言之，沙克尔顿陨石坑被摄像机拍摄过，被雷达探测过，被传感器测量过，甚至被撞击过——所有这些都是为了了解它的秘密而持续进行的科研行为。 但是为什么呢?月球上有数百万个环形山，大到由熔岩流入形成的雨海盆地，小到岩石上的微陨石坑，为什么沙克尔顿陨石坑单单受到这么多关注?答案是多方面的，但可以归结为两大点：永恒的光明和永恒的黑暗。这两个特点都可能对未来的人类探索产生影响——NASA已经认真考虑将沙克尔顿陨石坑周围地区作为未来人类着陆的可能地点，这也是其“阿尔特弥斯计划”的目标之一。  月球勘测轨道飞行器上的Diviner仪器拍摄了南极地区的温度，如图所示。(图源:NASA） 独特的光照 如果你曾经去过地球的南北极地区，你就会了解极地地区在一年中的某些时候的独特光照时刻。例如，北极圈以北的地区夏季有极昼现象，冬季有极夜现象，南极则正好相反。高纬度以及地球23.5°地轴倾角造成的四季交替是这些现象的原因。 月球上的情况有些不同。由于月球的月轴倾角只有1.5°，季节变化很小。这意味着月球两极几乎是永远的白昼，而月球坑可能根本看不到太阳，一直处于阴影中。 沙克尔顿陨石坑恰好有这两种极端现象：陨坑的部分边缘几乎全年都在阳光下，而陨坑的底部永远是黑暗的。 阴影下的冰 那么，为什么月球上的极夜如此重要呢?一句话概括就是：有冰。月球是一个几乎没有大气层和液态水的地方，所以去往月球的宇航员必须带上他们所有的消耗品，不仅沉重，而且成本高昂。 但是无人宇宙飞船观测到沙克尔顿陨坑阴影内部有冰沉积的有力证据。由于那里极低的温度，水没有蒸发。从人类探索的角度来看，大量的月球冰代表着几个好处： 1、氧气。电解可以将水分子(H2O)变成成氧气和氢气。通过收集冰并融化它可以制造氧分子，宇航员可以自己制造空气。 2、燃料。宇航员可以利用电解过程中释放的氢气作为燃料源，一方面作为火箭推进剂，另一方面供给在月球表面工作的设备。 3、水。当然这看起来很奇怪，但如果月球上的冰很容易获取，未来的宇航员可以将其融化以满足人类的基本需求，如饮用、烹饪和洗涤。 太阳能  阳光照射在月球南极附近的沙克尔顿环形山边缘。 （图源：NASA / GSFC /亚利桑那州立大学） 阳光也很重要，因为它能提供电力。太空探索需要电能，虽然我们可以从地球上获取电能，但使用太阳能帆板就地发电(就像在国际空间站上那样)会更可取，优点有两个： 1、功率恒定。沙克尔顿环形山是一个绝佳的地点，探测者将可以不间断采集阳光，将太阳能转化为电能，昼夜不停。建立最初的基础设施可能是一个挑战，但一旦沿着陨石坑边缘建造起太阳能电池板，就可以很容易地为以后不断扩大的月球基地发电。在这种情况下，太阳能电池板会比地球上的太阳能电池板更有效，因为月球上永远都是无大气的晴朗天空。 2、光。靠近月球赤道的区域会经历漫长的“昼”和“夜”——每一个大约有14个地球日长。这对阿波罗号的宇航员来说不是问题，他们在月球表面停留的时间最长为75个小时，可以据此安排他们的航行时间。如果未来的宇航员能够在沙克尔顿这样的地方建立基地，那么他们就可以在月球上度过漫长的夜晚。 陨坑特征 由于沙克尔顿环形山的巨大和壮观，探索它将是一次神奇的经历。阿波罗号的宇航员确实探索到了一些令人惊叹的地形，比如哈德利沟纹（注：月球上最清晰的沟纹之一，位于月球北半球）和锥形环形山的斜坡。沙克尔顿无疑会有着更令人惊叹的景观。 道格·库克（Doug Cooke）是NASAExploration Systems Mission Directorate项目的前二把手，他说:“月球南极肯定会是一个美丽的探索之地。我们现在知道，月球南极有像麦金利山一样高的山峰，陨石坑比科罗拉多大峡谷还要深2.5倍。” 沙克尔顿的深度与它的大小不匹配，深度4公里，宽度21公里。这是一个圆锥形的坑，坑壁倾斜约30度，底部是平坦的地面。它中心的山峰高约200米。虽然沙克尔顿的岩壁上有一些较小的陨坑，但除此之外还是相当平坦的。对于宇航员来说，探索陨石坑内部，在黑暗的坡上寻找冰是一项艰巨的任务。  沙克尔顿环形山的高度(左)和阴影(右)图像。反射光的数量(这里没有显示)表明在陨石坑的底部和坑壁上都存在冰。 NASA /Zuber, M.T.等人/《自然》2012 从轨道上推断陨石坑中有冰的存在既是一门艺术，也是一门科学，科学家们以不同的方式解释了这一结果。这也是NASA将PRIME 1送到月球表面的一部分原因，它将直接钻到月球表层，并对冰的性质进行具体的探测。冰的原始形态可以用吗?它是与矿物的混合物吗?探索沙克尔顿环形山可以观测到真相。 名字来源 月球环形山通常以真人命名，尤其是那些对科学或探索有重大贡献的人，沙克尔顿陨石坑也不例外。这个陨石坑的名字和位置都是为了纪念欧内斯特·沙克尔顿爵士（Ernest Shackleton, 1874-1922)。沙克尔顿参与了四次南极航行，其中一次到达了地理南极（即地磁点）。正是他1915年的航行，使他的功绩延续至今。 那次探险的重点是试图徒步穿越南极大陆。沙克尔顿带着28名船员，带着一艘名为“毅力号”的船靠近南极大陆，但漂流的冰山包围了船，最终船沉没了。这些人在冰封的海洋上露营了几个月，最后乘坐三艘打捞上来的救生艇逃离冰面，来到南极半岛附近的象岛。随后，沙克尔顿带着五名船员乘坐当时最大的救生艇，在风暴和严寒中航行800英里寻求帮助。到达有人的地方后，沙克尔顿立即安排营救仍在象岛等待的队伍，最终所有船员都获救了。  沙克尔顿南极探险路线（图源：BBC news） 前几日，在威德尔海（Weddell Sea）附近海域水深约3km的地方，“毅力号”沉船的残骸被找到，恰逢沙克尔顿逝世100周年。船看起来与1915年最后一次拍摄时的照片非常相似。根据《南极条约》，除了科考目的，沉船不能以任何方式受到干扰。沙克尔顿爵士和他的船都可以真正安息了。   “毅力号”的海底残骸与1915年航行前拍摄的照片对比（图源：BBC news） 就像阿波罗13号一样，沙克尔顿的探险可以被看作是一次“成功的失败”，而他的领导才能无疑促成了这次“成功”。沙克尔顿船员的日记常常反映出一种乐观的态度，有时甚至还会表现出些许幽默。沙克尔顿被认为是一位完美的领袖，他的名字被选为月球南极的一个环形山也就不足为奇了。 如何观测沙克尔顿环形山 尽管未来人类对沙克尔顿陨石坑的探索可能会令人兴奋，但你不必迫不及待，也不必成为一名宇航员亲自探索环形山。实际上，用家里后院的望远镜观察沙克尔顿陨石坑也是有可能的，但由于该陨石坑位于极南的位置，这是确实是个挑战。  月球几乎总是面对地球的同一面，但它在一个月的过程中会有一点摆动，偶尔会暴露出一些区域供观测。 （维基百科） 你永远不可能像第谷环形山或哥白尼环形山那样，从月球上直接俯视沙克尔顿环形山。但是，由于有一个恰好的摆动，月球稍微倾斜，会露出更多的南极部分，你可以看到沙克尔顿的边缘被阳光照射，周围是一片崎岖的地形(包括以其他南极探险者的名字命名的环形山)。露出月球南纬的摆动每个月都会发生，你可能需要将观测时间定在特定的阶段。 环形山倾斜之后，要精确识别各个环形山是很困难的，所以用望远镜的目镜拍摄这一场景，并在闲暇时进行识别可能会更有帮助。你也可以通过月球勘测轨道飞行器的“眼睛”近距离探索这个陨石坑。 如果你足够幸运地看到了陨石坑的边缘，花一点时间想象一下，有一天，在不远的地方，可能会有其他人站在那里回望着你。 责任编辑：郭皓存 牧夫新媒体编辑部 『天文湿刻』 牧夫出品 微信公众号：astronomycn  ALHA81005是地球上发现的第一块被确定为来自月球的陨石。 谢谢阅读  |
