人工智能助力探秘月球阴影，月球陨石坑高清“靓照”来了！

图片来源：MPS/University of Oxford/NASA Ames Research Center/FDL/SETI Institute

永久被阴影笼罩的月球陨石坑含有水冰，但很难绘制成图像。现在，一种机器学习算法可以提供更清晰的图像。

月球是一片寒冷干燥的沙漠。与地球不同的是，月球周围没有一层保护性的大气层，在月球形成时就存在的水在太阳辐射的影响下蒸发了，逃到了太空中。然而，极地地区的陨石坑和洼地让人们希望还存有一些水资源。来自MPS、牛津大学和NASA艾姆斯研究中心的科学家们现在对其中一些地区进行了更近距离的观察。

MPS科学家瓦伦丁·比克尔解释说，“在月球南极和北极附近，入射的阳光以非常浅的角度进入陨石坑和洼地，永远达不到它们的一些地面。”在这个“永恒的夜晚”，一些地方的温度是如此之低，以至于冰冻的水预计已经持续了数百万年。可能是彗星或小行星的撞击造成的，也可能是火山爆发释放的气体，或者是表面与太阳风的相互作用形成的。

近年来空间探测器对中子通量和红外辐射的测量表明，这些地区存在水。最终，美国宇航局的月球陨石坑观测和传感卫星(LCROSS)提供了直接的证据：12年前，探测器向阴暗的南极Cabeus陨石坑发射了一枚炮弹。后来的分析表明，发射到太空中的尘雾中含有大量的水。

为了解决成像问题，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“清除”噪声图像。它使用了7万多张LRO在月球暗面拍摄的校准图像，以及相机温度和航天器轨道的信息，以区分图像中的哪些结构是人造的，哪些是真实的。通过这种方法，研究人员可以实现每像素约1-2米的分辨率，这比以前所有可用图像的分辨率高出5到10倍。

利用这种方法，研究人员现在重新评估了月球南极地区的17个阴影区域的图像，这些区域的面积在0.18到54平方公里之间。在由此产生的图像中，只有几米宽的小型地质结构可以比以前更清晰地识别出来。这些结构包括圆石或非常小的陨石坑，它们在月球表面随处可见。由于月球没有大气层，非常小的陨石不断地落在月球表面，并形成了这些微型陨石坑。

新图像并没有提供月球表面有冰冻水的证据，比如明亮的斑点。研究人员推测:“我们的一些目标区域可能稍微太热了。”月球表面的水很可能根本不存在，而是与风化层和灰尘混合在一起，或者隐藏在地下。

为了解决这个问题和其他问题，研究人员的下一步是使用HORUS来研究尽可能多的阴影区域。“在目前的出版物中，我们想展示我们的算法能做什么。现在我们想要尽可能全面地应用它。”Bickel说。

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