中国报告月球上存在大量水储量

中国的嫦娥五号着陆器在2020年的月球表面上呈全景视图

有时候晚些时候，当月亮过了满月并看到它西边的大黑色椭圆时，熬夜一下。文艺复兴时期的天文学家称它为“风暴之海”，“Procellarum Oceanus”，并不知道它是比地球上最干燥的沙漠还要干燥一百倍。但是月球上有水。来自中美的两项新研究表明月球土壤中的水可能比现代太空科学家先前认为的要多得多。它仍然非常干燥，NASA的“阿耳忒弥斯计划”正在寻找在月球南极区域阴影区域内的冰，而使命经理不应更改这些计划。尽管如此，新的证据令人心动，科学家表示它应该进一步探索。以下是每项发现的一些详细信息：

来自中国的报告：玻璃珠中发现水分子

2020年，中国国家航天局启动了一个名为“嫦娥五号”的机器人任务，到达大洋月海并返回月球表面的土壤样本，这是中国首次进行的此类任务。国家航天局表示，该船仅收集了1.7公斤左右的月球表面物质，并发现它们是有着数千个微小玻璃珠点缀的月壤。

中国嫦娥五号航天器从月球土壤中带回了这些玻璃珠。

这并不令人惊讶；数十亿年来，月球一直受到微小陨石的袭击，它们的撞击热量已经被证明可以熔化岩石，然后在冷却时变成玻璃状。但是这里有一个新发现：中国科学院的一个科学家团队扫描了嫦娥五号中的117个玻璃珠，并声称其中大多数含有水分子或氢氧基，这是由一个氢原子和一个氧原子组成的化学基团。 研究人员胡森(Hu Sen)在一封电子邮件中写道：“有趣的是，太阳风是被封存在冲击玻璃珠中的水的来源。”胡的团队在期刊《自然地球科学》上发表了该研究结果，称土壤中存在的大部分氢来自太阳并与月球土壤中的氧结合，形成了某种水循环，足以帮助替换因太阳热而逸出太空的水分子。中国科学家接着向前迈出了一大步。如果嫦娥五号着陆器在一个地方就发现了这么多玻璃珠子，他们认为，整个月球可能都有类似的珠子，其中可能含有水或其组成部分。“我们认为，由陨石或微陨石撞击形成的冲击玻璃珠子是月球土壤中的一种普遍存在的相，从赤道到极地、从东到西，分布在全球且均匀分布，”胡写道。

如果这是真的，他们说，月球表层的土壤可能含有270万亿千克的水分子。在地球上，比较月球水和液态水并没有很好的方法(胡教授认为地球上的海洋重量大约是月球水的一百万倍)，但是，如果未来的太空计划想要利用月球水来饮用、产氧或制作火箭燃料的化学组分，这不是很有趣吗？

然而，做相关工作的科学家警告请非常、非常小心。“这些测量做得很好，但这并不能改变游戏规则，”亚利桑那州立大学布塞克陨石研究中心主任朗达·斯特劳德说。她没有参与嫦娥五号的研究，但对月球土壤中水分存在的可能性进行了广泛的研究。她指出，地质学家有时会宽泛地使用“水”这个词来描述既有氢氧基分子又有实际的H2O，因为这些化学特征往往非常相似。

“玻璃珠中的氢可以以许多方式保存，”她说。她得出结论：“现在说有一种容易提取的水源还为时过早。”那么我们在寻找月球水方面又取得了哪些进展呢？让我们来看一看第2项研究：

来自美国的“月球水图”

这项研究的可靠性较高，因为它是在空中进行的。去年，一组科学家利用一架改装后的NASA波音747飞机(称为SOFIA)扫描月球上可能存在的水。这架飞机已经退役，它搭载了一架2.7米的望远镜和一个光谱仪，可对准月球进行探测。它飞行的高度高过了地球大气层中99.9%的水蒸气，这样也避免了地球上的水蒸气误导仪器。 NASA表示，红外光谱是识别月球水和区分其与其他分子的好方法。

NASA的SOFIA飞机绘制了靠近月球南极的水印记。较深的蓝色意味着冰的浓度更高。

靠近月球南极的区域的地图显示，即使在阳光充足的平原上也有一些水印记。但是最高浓度的水印记则在阴影中，即在陡峭的坑壁上，太阳很少(或从不)照射到的地方。这证实了自1990年代以来的不断增长的研究成果，当时机器人探测器首次发现了隐藏在极地陨坑永久黑暗角落中的冰的证据。

接下来呢？

NASA计划于2024年底向月球南极派遣一个名为VIPER的机器人探测器。该机器人的仪器应该能够分析出水、羟基和其他化合物之间的差异。如果成功，Artemis宇航员可能最早在2025年12月跟进，尽管Artemis的计划经常滑后。中俄两国也曾谈论过共同开展月球探索计划。

本文译自 IEEE Spectrum，由 BALI 编辑发布。