月震變身「探冰雷達」！科學家找到尋找月球地下冰的新方法

記者林育如／編譯

月球地下究竟藏著多少冰？科學家提出一種新的尋找方法：利用月球自身發生的月震，分析地震波穿過地下材料時留下的特徵，辨識可能存在的水冰。

這項研究由美國馬里蘭大學（University of Maryland）研究團隊參與，研究成果於2026年7月31日刊登在《Science Advances》，論文題為〈The seismic signature of lunar ice〉。研究人員發現，冰會改變周圍材料的物理性質，讓地震波在其中傳播時呈現與乾燥土壤不同的訊號。未來若在月球表面部署適當的地震儀，就可能利用這些特徵尋找地下冰。

研究的核心概念很簡單：冰會讓與它混合的土壤變得更硬、更具剛性，因此地震波傳播速度也會改變。研究團隊指出，凍結土壤中的震動傳播速度可能是乾燥土壤的約2至3倍。此外，含冰區域還可能讓部分地震能量反射回來，而不是直接穿過地下。這些變化都有機會被月球表面的地震儀偵測到。

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為了確認這些特徵是否真的能被辨識，研究團隊採取多種方式進行驗證。論文第一作者Harrison Lisabeth利用來自美國亞利桑那州的火山岩，將其粉碎成能近似月壤的材料後進行冷凍實驗，再利用X射線觀察冰如何分布在土壤顆粒之間。研究團隊同時建立月球南極的溫度模型，找出可能長期維持低溫、保存冰的區域，並進一步模擬月震穿過地下含冰區域時可能產生的地震訊號。

研究結果顯示，在這些不同的實驗與模擬中，冰都會在地震資料中留下可測量的特徵。這意味著，未來的月球探測任務或許可以透過地震儀記錄月震，再分析地震波的速度、反射等變化，判斷地下是否存在冰，甚至進一步估算含冰量。

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月球南極之所以成為尋找水冰的重要目標，是因為部分隕石坑內存在永久陰影區，長期缺乏陽光照射，溫度可以低到足以讓水冰保存極長時間。這些區域被認為可能保存著月球上的水冰資源。

對未來人類登月而言，月球冰不只是科學研究對象，也可能是一項重要資源。水可以直接作為生命維持所需的資源，理論上也能經由分解取得氫與氧，進一步作為推進系統所需的燃料原料。因此，能否精確找到冰的位置與含量，將是未來月球資源利用的重要問題。

不過，這項研究有一個必須強調的限制：科學家目前並沒有利用這套方法實際在月球地下測量出冰。

研究團隊目前提供的是一項可供未來任務驗證的預測：如果地下存在含冰材料，月震產生的地震波應該會留下特定、可以測量的訊號。研究團隊成員Nicholas Schmerr也指出，目前還沒有人在月球上直接測量出地下冰，但這項研究已經提出未來觀測時應該尋找什麼樣的訊號。

未來的月球任務可能因此不必一開始就大規模鑽探，而是先利用地震儀「聆聽」月震，從地震波的變化鎖定值得進一步調查的地下區域，再搭配鑽探或其他儀器確認。

而且這項方法很快就可能迎來實際驗證。UMD指出，中國嫦娥七號任務預計攜帶地震儀，並計畫在月球南極沙克爾頓隕石坑附近著陸；此外，NASA未來的月球任務也可能部署相關地震觀測設備。

如果未來觀測真的證實這些地震波特徵能準確指向地下冰，那麼月震將不只是研究月球內部結構的工具，也可能成為人類尋找月球水資源的新方法。

這項研究目前找到的不是「月球冰礦」，而是一種尋找冰的地球物理方法——讓月球自己的震動，替人類指引地下可能藏冰的位置。

資料來源：Universe Today、University of Maryland（UMD）CMNS