名稱：沙克爾頓環形山
位置：89.90°S 0.00°E
直徑：21km
深度：4km
在今年的晚些時候，NASA計劃在月球上著陸一個鉆孔機，名為極地資源冰開采實驗1號（縮寫為PRIME 1）。著陸點是一個名叫沙克爾頓(Shackleton)的隕石坑，距月球的南極不遠。
這并不是沙克爾頓環形山第一次成為探索的焦點。除了新的鉆探任務，美國宇航局的月球軌道器4號、克萊門汀號、月球探勘者探測器和月球勘測軌道器已經從飛行軌道探測過上沙克爾頓隕石坑。日本的SELENE和印度的月船1號軌道飛行器也探測了這個隕石坑。總而言之，沙克爾頓隕石坑被攝像機拍攝過，被雷達探測過，被傳感器測量過，甚至被撞擊過——所有這些都是為了了解它的秘密而持續進行的科研行為。
但是為什么呢?月球上有數百萬個環形山，大到由熔巖流入形成的雨海盆地，小到巖石上的微隕石坑，為什么沙克爾頓隕石坑單單受到這么多關注?答案是多方面的，但可以歸結為兩大點：永恒的光明和永恒的黑暗。這兩個特點都可能對未來的人類探索產生影響——NASA已經認真考慮將沙克爾頓隕石坑周圍地區作為未來人類著陸的可能地點，這也是其“阿爾特彌斯計劃”的目標之一。
月球勘測軌道飛行器上的Diviner儀器拍攝了南極地區的溫度，如圖所示。(圖源:NASA）
如果你曾經去過地球的南北極地區，你就會了解極地地區在一年中的某些時候的獨特光照時刻。例如，北極圈以北的地區夏季有極晝現象，冬季有極夜現象，南極則正好相反。高緯度以及地球23.5°地軸傾角造成的四季交替是這些現象的原因。
月球上的情況有些不同。由于月球的月軸傾角只有1.5°，季節變化很小。這意味著月球兩極幾乎是永遠的白晝，而月球坑可能根本看不到太陽，一直處于陰影中。
沙克爾頓隕石坑恰好有這兩種極端現象：隕坑的部分邊緣幾乎全年都在陽光下，而隕坑的底部永遠是黑暗的。
那么，為什么月球上的極夜如此重要呢?一句話概括就是：有冰。月球是一個幾乎沒有大氣層和液態水的地方，所以去往月球的宇航員必須帶上他們所有的消耗品，不僅沉重，而且成本高昂。
但是無人宇宙飛船觀測到沙克爾頓隕坑陰影內部有冰沉積的有力證據。由于那里極低的溫度，水沒有蒸發。從人類探索的角度來看，大量的月球冰代表著幾個好處：
1、氧氣。電解可以將水分子(H2O)變成成氧氣和氫氣。通過收集冰并融化它可以制造氧分子，宇航員可以自己制造空氣。
2、燃料。宇航員可以利用電解過程中釋放的氫氣作為燃料源，一方面作為火箭推進劑，另一方面供給在月球表面工作的設備。
3、水。當然這看起來很奇怪，但如果月球上的冰很容易獲取，未來的宇航員可以將其融化以滿足人類的基本需求，如飲用、烹飪和洗滌。
太陽能
陽光照射在月球南極附近的沙克爾頓環形山邊緣。
（圖源：NASA / GSFC /亞利桑那州立大學）
陽光也很重要，因為它能提供電力。太空探索需要電能，雖然我們可以從地球上獲取電能，但使用太陽能帆板就地發電(就像在國際空間站上那樣)會更可取，優點有兩個：
1、功率恒定。沙克爾頓環形山是一個絕佳的地點，探測者將可以不間斷采集陽光，將太陽能轉化為電能，晝夜不停。建立最初的基礎設施可能是一個挑戰，但一旦沿著隕石坑邊緣建造起太陽能電池板，就可以很容易地為以后不斷擴大的月球基地發電。在這種情況下，太陽能電池板會比地球上的太陽能電池板更有效，因為月球上永遠都是無大氣的晴朗天空。
2、光。靠近月球赤道的區域會經歷漫長的“晝”和“夜”——每一個大約有14個地球日長。這對阿波羅號的宇航員來說不是問題，他們在月球表面停留的時間最長為75個小時，可以據此安排他們的航行時間。如果未來的宇航員能夠在沙克爾頓這樣的地方建立基地，那么他們就可以在月球上度過漫長的夜晚。
由于沙克爾頓環形山的巨大和壯觀，探索它將是一次神奇的經歷。阿波羅號的宇航員確實探索到了一些令人驚嘆的地形，比如哈德利溝紋（注：月球上最清晰的溝紋之一，位于月球北半球）和錐形環形山的斜坡。沙克爾頓無疑會有著更令人驚嘆的景觀。
道格·庫克（Doug Cooke）是NASAExploration Systems Mission Directorate項目的前二把手，他說:“月球南極肯定會是一個美麗的探索之地。我們現在知道，月球南極有像麥金利山一樣高的山峰，隕石坑比科羅拉多大峽谷還要深2.5倍。”
沙克爾頓的深度與它的大小不匹配，深度4公里，寬度21公里。這是一個圓錐形的坑，坑壁傾斜約30度，底部是平坦的地面。它中心的山峰高約200米。雖然沙克爾頓的巖壁上有一些較小的隕坑，但除此之外還是相當平坦的。對于宇航員來說，探索隕石坑內部，在黑暗的坡上尋找冰是一項艱巨的任務。
沙克爾頓環形山的高度(左)和陰影(右)圖像。反射光的數量(這里沒有顯示)表明在隕石坑的底部和坑壁上都存在冰。
NASA /Zuber, M.T.等人/《自然》2012
從軌道上推斷隕石坑中有冰的存在既是一門藝術，也是一門科學，科學家們以不同的方式解釋了這一結果。這也是NASA將PRIME 1送到月球表面的一部分原因，它將直接鉆到月球表層，并對冰的性質進行具體的探測。冰的原始形態可以用嗎?它是與礦物的混合物嗎?探索沙克爾頓環形山可以觀測到真相。
月球環形山通常以真人命名，尤其是那些對科學或探索有重大貢獻的人，沙克爾頓隕石坑也不例外。這個隕石坑的名字和位置都是為了紀念歐內斯特·沙克爾頓爵士（Ernest Shackleton, 1874-1922)。沙克爾頓參與了四次南極航行，其中一次到達了地理南極（即地磁點）。正是他1915年的航行，使他的功績延續至今。
那次探險的重點是試圖徒步穿越南極大陸。沙克爾頓帶著28名船員，帶著一艘名為“毅力號”的船靠近南極大陸，但漂流的冰山包圍了船，最終船沉沒了。這些人在冰封的海洋上露營了幾個月，最后乘坐三艘打撈上來的救生艇逃離冰面，來到南極半島附近的象島。隨后，沙克爾頓帶著五名船員乘坐當時最大的救生艇，在風暴和嚴寒中航行800英里尋求幫助。到達有人的地方后，沙克爾頓立即安排營救仍在象島等待的隊伍，最終所有船員都獲救了。
前幾日，在威德爾海（Weddell Sea）附近海域水深約3km的地方，“毅力號”沉船的殘骸被找到，恰逢沙克爾頓逝世100周年。船看起來與1915年最后一次拍攝時的照片非常相似。根據《南極條約》，除了科考目的，沉船不能以任何方式受到干擾。沙克爾頓爵士和他的船都可以真正安息了。
“毅力號”的海底殘骸與1915年航行前拍攝的照片對比（圖源：BBC news）
就像阿波羅13號一樣，沙克爾頓的探險可以被看作是一次“成功的失敗”，而他的領導才能無疑促成了這次“成功”。沙克爾頓船員的日記常常反映出一種樂觀的態度，有時甚至還會表現出些許幽默。沙克爾頓被認為是一位完美的領袖，他的名字被選為月球南極的一個環形山也就不足為奇了。
盡管未來人類對沙克爾頓隕石坑的探索可能會令人興奮，但你不必迫不及待，也不必成為一名宇航員親自探索環形山。實際上，用家里后院的望遠鏡觀察沙克爾頓隕石坑也是有可能的，但由于該隕石坑位于極南的位置，這是確實是個挑戰。
月球幾乎總是面對地球的同一面，但它在一個月的過程中會有一點擺動，偶爾會暴露出一些區域供觀測。
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