科学家利用人工智能技术表明：月球上可能存在冰水 2021年9月23日权威期刊《自然通

2021年9月23日权威期刊《自然通讯》刊登了科学家利用人工智能技术，发现了月球上含有冰水的最新研究成果。

文章图片
打开百度APP看高清图片
位于月球南极附近的17个新研究的陨石
上图是位于南极附近17个新研究的陨石坑和洼地。这些区域中最小的区域（区域11）只有0.18平方公里，但最大的区域（区域9）有54平方公里。区域9并不位于此处所示的南极地区部分，而是在更远的北方，在薛定谔盆地。此处显示的月球表面表示基于来自月球勘测轨道飞行器的高度计数据。
永久阴影的月球陨石坑中含有冰水，但其成像非常困难。现在科学家通过机器学习算法，可提供更加清晰的图像。
月球的极地地区是陨石坑和其他从不接受阳光照射洼地的所在地。今天，由德国马克斯普朗克太阳系研究所(MPS)领导的一组研究人员展示了迄今为止覆盖17个此类陨石坑的最高分辨率图像。这种类型的陨石坑可能含有冻结的水，使它们成为未来月球任务的有吸引力的目标，研究人员进一步关注被缓坡环绕的相对较小且易于接近的陨石坑。事实上，其中有三个陨石坑位于NASA刚刚宣布的挥发性物质调查极地探索漫游车(VIPER)任务区域内，该探测器计划于2023年登陆月球。对永久阴影陨石坑的内部进行成像非常困难，迄今为止主要采用长时间曝光方法，但会导致拖尾和分辨率降低。通过利用附近山丘的反射光和一种新颖的图像处理方法，研究人员现在已经以每像素1-2米的速度生成图像，这已达到或非常接近相机的最佳性能。
月球是一个寒冷且干燥的沙漠地带。与地球不同，它没有被保护性的大气层包围，月球形成期间存在的水在太阳辐射的影响下早已蒸发并逃逸到太空中。然而，在极地地区的火山口和洼地，让人们有理由对月球存在有限的水资源抱有希望。来自MPS、牛津大学和NASA艾姆斯研究中心的科学家们，现在正对其中一些区域进行仔细研究。
MPS科学家ValentinBickel在《自然通讯》发表了最新研究成果，他解释“在月球的北极和南极附近，入射的阳光以非常浅的角度照射陨石坑和洼地，永远不会到达其地面” 。在这个“永夜”中，一些地方的气温是如此之低，以至于冰冻的水预计会持续数百万年。彗星或小行星的撞击可能导致冰块融化，或者它可能被火山喷发释放出来，或者由地表与太阳风的相互作用形成。近年来，空间探测器对中子通量和红外辐射的测量表明，这些区域存在水。最终，美国宇航局的月球陨石坑观测和传感卫星(LCROSS)提供了直接证据：12年前，探测器向阴暗的南极陨石坑Cabeus发射了一枚射弹。后来的分析表明，排放到太空中的尘埃云含有大量的水。
然而，永久阴影区域不仅具有科学意义。如果人类要在月球上待更长的时间，自然形成的水将是一种宝贵的资源——阴影的陨石坑和洼地将是一个重要的目的地。例如，美国宇航局的无人驾驶VIPER漫游车将在2023年探索南极地区并进入此类陨石坑。为了提前获得准确的地形和地质图像——例如，出于任务规划的目的——来自太空探测器的图像是必不可少的。自2009年以来，美国宇航局的月球勘测轨道飞行器(LRO)一直在提供此类图像。
【科学家利用人工智能技术表明：月球上可能存在冰水】然而，在永久阴影区域的深黑暗中捕捉图像异常困难。毕竟，唯一的光源是散射光，例如从地球和周围地形反射的光，以及微弱的星光。 “由于航天器在运动， LRO图像在长时间曝光时完全模糊， ”该研究的合著者、牛津大学的BenMoseley解释说。在短曝光时间下，空间分辨率要好得多。由于可用光量很少，这些图像主要是噪声，很难区分真实的地质特征。

文章图片
月球南极地区一个尚未命名的陨石坑
上图为月球南极地区一个尚未命名的陨石坑，它位于莱布尼茨高原，紧邻NASA挥发性物质调查极地探索漫游车(VIPER)的目标任务区。左图显示了月球勘测轨道飞行器拍摄的照片。火山口内部几乎不可见。右图显示了经过HORUS机器学习算法处理后的相同图像。
为了解决这个问题，研究人员开发了一种名为HORUS（超有效噪声去除U-net软件）的机器学习算法，可以“清理”这些嘈杂的图像。它使用在月球暗面拍摄的70,000多张LRO校准图像以及有关相机温度和航天器轨迹的信息来区分图像中的哪些结构是伪影，哪些是真实的。通过这种方式，研究人员可以实现每像素约1-2米的分辨率，这比之前所有可用图像的分辨率高出五到十倍。