殖民月球要克服的困難有很多，其中之一是嚴峻的氣溫。
由於月球沒有像地球如此豐厚的大氣層，無法結調節與保存太陽的熱能，地表的氣溫時常從白天的攝氏 120 度，陡降到夜晚的零下 170 度。而且月球上的一天約等於地球上的十五天。在這樣的氣候條件下，首批的月球基地需要耗費大量的能源將室內維持在適居的溫度。
想像一下外頭氣溫連續一個禮拜都維持一百多度時你家電費會多貴！
好消息是，在月球上某些坑洞中的陰影處，氣溫可以常年維持在涼爽的 17 度，根本是穿件外套（再穿件太空衣）就可以出門的黃金溫度。這些地區很有潛力成為人類前進月球的理想橋頭堡。
由 NASA 的月球勘測軌道飛行器（Lunar Reconnaissance Orbiter，簡稱 LRO）傳回的觀測資料顯示，這種宜人的溫度出現在某些月球表面坑洞中，常年受陰影遮蔽的位置。這些坑洞不是一般下凹的隕石坑，而是地底熔岩管頂部崩塌後形成的中空結構，有點類似一個頂部有天窗的地底隧道。
神秘的好地方：月球上的地底隧道
熔岩管是熔岩在地表下流動的通道，岩漿流的頂部凝固時會形成長管狀的熔岩管，並在熔岩流動停止之後便留下長長的中空隧道。
地球上也有類似的結構，下圖即為夏威夷火山國家公園的瑟斯頓熔岩洞（Thurston Lava Tube）。當熔岩管的頂部崩塌，便會出現外露的坑洞。
月球坑在2009年首次被發現，而在往後發現的200多個坑中，推測有16個是頂部崩塌的熔岩管。從坑洞內部邊緣明顯的遮陰可以判斷，底下其實藏有有更大的地底洞穴。由於從月球軌道無法直接拍攝，我們對這些洞穴的了解還很有限。科學家猜測這些洞穴或許是月球探索，甚至是移居月球的理想地點。
極端溫度下的天堂？不可思議的舒適氣溫
LRO 飛行器上搭載了 Diviner 熱成像攝影機，並在過去十一年內持續地監控月球表面的溫度。由 UCLA 的博士生 Tyler Horvath 領軍的研究團隊，在觀測資料中鎖定了月球上寧靜海平原上的一個坑洞，這個坑洞約一百公尺深，長寬約等於一座足球場。
當團隊重建出坑洞口附近的溫度，他們發現坑洞中的溫度起伏比起周圍的地表小很多，在月球入夜後仍然能維持攝氏 0 度以上的平均溫度。
先前的研究顯示，即使是保溫性最好（行話叫做熱容量很大）的岩板，也會在月球上夜晚將盡之際冷卻至零下近一百度。所以研究團隊推測這驚人的溫度差並非來自地表岩層材質的差異，而是坑洞的構造本身。
為了一探究竟，團隊架設了二維電腦模擬，並帶入了真實月球表面的材料熱性質和日照角度等等因素。在不同坑底材質（表岩屑或玄武岩）和不同洞穴形狀（有無延伸洞穴）的各種情況下，普遍都能看到上方有岩層遮蔽的內部洞穴可以在夜晚保持溫暖，暴露在坑洞口的部分則明顯較低。
圖／參考資料 1
更特別的是，在延伸洞穴內部完全受陰影遮蔽處，一整天下來的溫差不超過十度，穩定的維持在攝氏 17 度左右。作為比較，暴露在陽光下的坑洞表面在白天可以達到將近攝氏 150 度。
從這些模擬結果，研究團隊推測上方的遮蔽岩層能夠在白天擋住陽光，並在夜晚減緩地表輻射散熱，讓洞穴內部溫度達到異常的穩定狀態。
這份建模研究的早期結果曾被用來協助設計「月球潛水員（Moon Diver）」任務中，一台負責潛入月球坑中進行探勘測量的兩輪月球車。
雖然這個計畫未付諸執行，但研究團隊中許多科學家也投身設計最新的 L-CIRiS ，一台預計在 2023 年登陸月球並前往月球南極的熱成像攝影機。這些任務都是為了取得更完整的月球天氣資訊，為了後續的登陸計畫進行準備。
除了維持氣溫穩定之外，這些遮蔽岩層應該還能擋住不少宇宙射線和小行星的入侵，某種程度上簡直就是一個小小大氣層。這些受到遮蔽的洞穴內部或許將是月球上最適合人類移居的地點。正如同舊石器時代的人類利用洞穴遮風擋雨，首批移居月球的人類或許也將從地底洞穴出發。
參考資料
- Horvath, T., Hayne, P. O., & Paige, D. A. (2022). Thermal and Illumination Environments of Lunar Pits and Caves: Models and Observations From the Diviner Lunar Radiometer Experiment. Geophysical Research Letters, 49(14), e2022GL099710.
- NASA’s LRO Finds Lunar Pits Harbor Comfortable Temperatures
