魏廣飛

月球南極地區(qū)最高和最低溫分布

和地球一樣，月球南北兩極的溫度要比赤道地區(qū)低的多。由于月球表面布滿了大大小小的撞擊坑，部分低洼的地形使得其終年見不到陽光，這些被稱為永久陰影區(qū)。這些地區(qū)的溫度最低可以達(dá)到250℃，如果存在水的話，那將會(huì)以水冰的形式穩(wěn)定地保存下來。這些理論假設(shè)在上世紀(jì)60年代就被科學(xué)家提出，并逐漸得到科學(xué)界的認(rèn)可。一般認(rèn)為這些地區(qū)的水冰主要來自彗星或者含有水冰的隕石，降落到永久陰影區(qū)后保存下來。例如科學(xué)家利用繞月遙感衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)在靠近南極點(diǎn)的謝克爾頓撞擊坑存在非常強(qiáng)的激光反射信號(hào)，認(rèn)為可能是表面存在水冰引起的。

月球南極地區(qū)最高和最低溫分布

當(dāng)然人類對(duì)月球水冰的探測還不止于此。繼阿波羅探月熱潮（1969～1972年美國先后將12名宇航員送往月球并采回382kg樣品）以后，美國在上世紀(jì)90年代提出了重返月球的計(jì)劃，并先后于1994年發(fā)射了克萊門汀探測器、1998年發(fā)射了月球勘探者號(hào)、2009年發(fā)射了月球勘探軌道器。印度也于2008年發(fā)射了月船一號(hào)探測器，其中搭載了由美國研制的月球礦物繪圖儀專門用于探測月球礦物和水。這些任務(wù)分別采用雷達(dá)、中子譜、紫外、近紅外等多種手段對(duì)月球極區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)的探測。通過綜合分析這些探測數(shù)據(jù)，科學(xué)家在月球的南極和北極均發(fā)現(xiàn)了潛在的水冰分布區(qū)域。而這些區(qū)域與永久陰影區(qū)的分布具有非常好的一致性。

月球北極和南極

潛在水冰分布

月球南極點(diǎn)附近的謝克爾頓撞擊坑水冰分布假想圖

月球南極點(diǎn)附近的謝克爾頓撞擊坑水冰分布假想圖

大量水冰分布信號(hào)的發(fā)現(xiàn)極大地鼓舞了科學(xué)家，也激發(fā)了他們想要證實(shí)水冰存在以及確定其含量的熱情。最直接的手段就是挖掘出這些區(qū)域的土壤，然后測出水冰的含量。2009年6月18日，美國發(fā)射了月球撞擊坑觀測和遙感衛(wèi)星（簡稱LCRoss），并于同年10月9日成功撞擊了位于月球南極的凱布斯撞擊坑?？茖W(xué)家利用其搭載的可見一近紅光譜儀和極紫外/可見光相機(jī)分析濺射物的成分，發(fā)現(xiàn)了水冰且含量高達(dá)5.4%。由此證實(shí)了月球極區(qū)永久陰影區(qū)存在水冰的遙感觀測。

中國在月球探測任務(wù)方面也正在穩(wěn)步推進(jìn)。預(yù)計(jì)在未來的月球探測和月球基地建設(shè)任務(wù)中，月球南極是一個(gè)很重要的目標(biāo)。那里分布的水冰除了具有重要的科研價(jià)值外（通過分析水冰中氫、氧的同位素組成，可以幫我們認(rèn)識(shí)月球水的來源、太陽系早期水的組成和演化等），還是為宇航員提供水和氧氣資源的重要保障。（編輯/高緯時(shí)）