林寬雨

前段時間，因為中國科學家在“嫦娥五號”帶回的月壤礦物中發(fā)現(xiàn)存在高含量的水，關于月球之水的新聞再次登上熱搜。事實上，人類進行月球之水的探測已經有很長的歷史了，在探測過程中也取得了不少收獲。人類為什么要探測月球之水？月球之水來自哪里？這些月球之水又會有什么用途？帶著這些問題，我們今天一起來聊聊關于月球之水的那些事。

月球之水的發(fā)現(xiàn)史

盡管天文學家很早就發(fā)現(xiàn)月球環(huán)境遠沒有我們想象中的那么美好，真實的月球是一個沒有大氣、遍布隕石坑的星球，但這并不影響人們對它的關注。人們一直想在月球上找到一些問題的答案，比如曾讓學術界爭論不休的月球上是否存在水資源的問題。為了讓爭論畫上句號，人們向月球發(fā)射了很多探測器。

盡管在美蘇太空競賽期間，科學家就已經在探測器帶回的月壤樣品中發(fā)現(xiàn)了水的存在，但因為從樣品中檢測到的水的含量很低，且無法證明樣品是否在返回途中接觸到了水蒸氣，這些關于月球之水的發(fā)現(xiàn)無法證明月球真的存在水資源。同樣，美國在1994年發(fā)射的“克萊門汀”探測器和在1998年發(fā)射的“月球勘探者”，它們獲得的關于月球之水的探測結果，也因為一些原因沒能被廣泛接受。

在這之后，隨著科技的發(fā)展和探測力度的增加，關于月球之水的真相逐漸浮出水面。2008年，搭載微型合成孔徑雷達和月球礦物制圖儀這兩個探測神器的“月船一號”發(fā)射升空，其探測結果在經過充分分析和驗證后，讓科學家確認了月球存在水冰的事實；2020年，美國國家航空航天局宣布，索菲亞平流層紅外天文臺2018年的飛行觀測結果證明月球表面存在水分子；2020年發(fā)射的中國“嫦娥五號”探測器通過對月球表面的探測，也在月球上發(fā)現(xiàn)了水的蹤跡。

但需要說明的是，目前科學家發(fā)現(xiàn)的月球之水并不是我們平時見到的游離態(tài)的液態(tài)水或冰，而是水分子或構成水分子的主要元素——羥基。

月球之水來源大猜想

探測器的探測結果雖然讓月球之水是否存在的爭論畫上了句號，但是又引發(fā)了一個新的爭論——月球之水來自何方？目前，關于月球之水來源的推測主要有3種。

No.1來自彗星

曾有很多彗星造訪過月球，在這些天外來客撞擊月球表面時，雖然絕大部分的水分都會蒸發(fā)掉，但是也可能有一部分滲入月壤并被保存下來，成為月球之水。2011年，美國科研人員在對“阿波羅”飛船帶回的月球表面巖石樣本進行分析時發(fā)現(xiàn)，其中一類名為磷灰石的礦物所含的氫同位素組成比例，與3個已知彗星中的氫同位素組成比例接近。這一研究結果增大了月球之水來自彗星的可能性。

No.2來自太陽風

太陽風可能也是月球之水的一個主要來源。我們知道，水的形成需要氫和氧兩種元素，但原始月壤中的氫含量極低，且大量氧元素是存在于月壤礦物中的。而從太陽吹過來的太陽風中含有大量氫元素，當太陽風吹到月球表面時，其帶來的氫元素可能會進入月壤礦物中，和里面的氧元素結合成羥基甚至水分子，并在月壤中保存下來。

No.3來自月球本身

當然，也不排除月壤中本來就含有水分。此前，科研人員在研究“阿波羅”飛船帶回的月球樣品時，就曾在部分礦物中發(fā)現(xiàn)了微量的水。中國“嫦娥五號”探測器在登陸月球表面后，也在一塊月巖中發(fā)現(xiàn)了微量的水。這塊月巖原本位于月球深處，是在隕石撞擊時濺射到月球表面的。這一發(fā)現(xiàn)增大了月球之水來自月球本身的可能性。

月球之水的用途

水是生命之源，很多人可能會認為，科學家投入大量人力、物力尋找月球之水，目的就是在月球上建立一個人類的定居之所，但事實并非完全如此。由于月球環(huán)境非常惡劣，晝夜溫差超過300℃，這樣的環(huán)境不適宜居住，所以即便發(fā)現(xiàn)了可供人類飲用的水資源，移民月球的可能性也很小。

科學家尋找月球之水的一個主要目的是開發(fā)利用月球資源。水資源在電解之后能夠產生液氫和液氧，它們能用來制備效率較高的火箭燃料。如果未來人們能在月球表面找到足夠的水資源，那么就可以在月球上建立存儲資源的小型基地。那時候，人類可以把月球作為去往其他星球的中轉站，在上面進行物資補給。

知識鏈接

月壤中的神奇化合物

除了水資源，月球上還有很多其他可以利用的寶貴資源，比如存在于月壤中的一些活性化合物。

前不久，中國科學家就在“嫦娥五號”帶回的月壤中發(fā)現(xiàn)了一些具有良好催化性能的活性化合物。他們以這些活性化合物為催化劑，借助模擬太陽光，成功地將水和二氧化碳轉化為氧氣、氫氣、甲烷和甲醇。這一研究成果讓中國科學家有了一個長遠的計劃，未來或許可以利用月球夜間的極低溫度，將二氧化碳從人類呼吸的空氣中分離出來，再利用太陽光和具有催化作用的月壤，將二氧化碳和月球表面的水資源轉化為氧氣、氫氣、甲烷和甲醇。

如果這一計劃能夠變?yōu)楝F(xiàn)實，未來就可以在月球上就地取材，為航天員提供生命支持和燃料，這將大大降低航天器的載荷和成本。當然，這一計劃能否真的變?yōu)楝F(xiàn)實，還需要進行很多驗證。期待科學家為我們帶來更多驚喜。

（責任編輯：白玉磊）