月球之水“天上來”？

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現存在高含量的水，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。

月球之水的發現史

盡管天文學家很早就發現月球環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現了水的存在，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現無法證明月球真的存在水資源。同樣，美國在1994年發射的“克萊門汀”探測器和在1998年發射的“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，也在月球上發現了水的蹤跡。

但需要說明的是，目前科學家發現的月球之水并不是我們平時見到的游離態的液態水或冰，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現，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現了微量的水。中國“嫦娥五號”探測器在登陸月球表面后，也在一塊月巖中發現了微量的水。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。這一發現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。由于月球環境非常惡劣，晝夜溫差超過300℃，這樣的環境不適宜居住，所以即便發現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”帶回的月壤中發現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為現實，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為現實，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）