月球之水“天上来”？

林宽雨

前段时间，因为中国科学家在“嫦娥五号”带回的月壤矿物中发现存在高含量的水，关于月球之水的新闻再次登上热搜。事实上，人类进行月球之水的探测已经有很长的历史了，在探测过程中也取得了不少收获。人类为什么要探测月球之水？月球之水来自哪里？这些月球之水又会有什么用途？带着这些问题，我们今天一起来聊聊关于月球之水的那些事。

月球之水的发现史

尽管天文学家很早就发现月球环境远没有我们想象中的那么美好，真实的月球是一个没有大气、遍布陨石坑的星球，但这并不影响人们对它的关注。人们一直想在月球上找到一些问题的答案，比如曾让学术界争论不休的月球上是否存在水资源的问题。为了让争论画上句号，人们向月球发射了很多探测器。

尽管在美苏太空竞赛期间，科学家就已经在探测器带回的月壤样品中发现了水的存在，但因为从样品中检测到的水的含量很低，且无法证明样品是否在返回途中接触到了水蒸气，这些关于月球之水的发现无法证明月球真的存在水资源。同样，美国在1994年发射的“克莱门汀”探测器和在1998年发射的“月球勘探者”，它们获得的关于月球之水的探测结果，也因为一些原因没能被广泛接受。

在这之后，随着科技的发展和探测力度的增加，关于月球之水的真相逐渐浮出水面。2008年，搭载微型合成孔径雷达和月球矿物制图仪这两个探测神器的“月船一号”发射升空，其探测結果在经过充分分析和验证后，让科学家确认了月球存在水冰的事实；2020年，美国国家航空航天局宣布，索菲亚平流层红外天文台2018年的飞行观测结果证明月球表面存在水分子；2020年发射的中国“嫦娥五号”探测器通过对月球表面的探测，也在月球上发现了水的踪迹。

但需要说明的是，目前科学家发现的月球之水并不是我们平时见到的游离态的液态水或冰，而是水分子或构成水分子的主要元素——羟基。

月球之水来源大猜想

探测器的探测结果虽然让月球之水是否存在的争论画上了句号，但是又引发了一个新的争论——月球之水来自何方？目前，关于月球之水来源的推测主要有3种。

No.1来自彗星

曾有很多彗星造访过月球，在这些天外来客撞击月球表面时，虽然绝大部分的水分都会蒸发掉，但是也可能有一部分渗入月壤并被保存下来，成为月球之水。2011年，美国科研人员在对“阿波罗”飞船带回的月球表面岩石样本进行分析时发现，其中一类名为磷灰石的矿物所含的氢同位素组成比例，与3个已知彗星中的氢同位素组成比例接近。这一研究结果增大了月球之水来自彗星的可能性。

No.2来自太阳风

太阳风可能也是月球之水的一个主要来源。我们知道，水的形成需要氢和氧两种元素，但原始月壤中的氢含量极低，且大量氧元素是存在于月壤矿物中的。而从太阳吹过来的太阳风中含有大量氢元素，当太阳风吹到月球表面时，其带来的氢元素可能会进入月壤矿物中，和里面的氧元素结合成羟基甚至水分子，并在月壤中保存下来。

No.3来自月球本身

当然，也不排除月壤中本来就含有水分。此前，科研人员在研究“阿波罗”飞船带回的月球样品时，就曾在部分矿物中发现了微量的水。中国“嫦娥五号”探测器在登陆月球表面后，也在一块月岩中发现了微量的水。这块月岩原本位于月球深处，是在陨石撞击时溅射到月球表面的。这一发现增大了月球之水来自月球本身的可能性。

月球之水的用途

水是生命之源，很多人可能会认为，科学家投入大量人力、物力寻找月球之水，目的就是在月球上建立一个人类的定居之所，但事实并非完全如此。由于月球环境非常恶劣，昼夜温差超过300℃，这样的环境不适宜居住，所以即便发现了可供人类饮用的水资源，移民月球的可能性也很小。

科学家寻找月球之水的一个主要目的是开发利用月球资源。水资源在电解之后能够产生液氢和液氧，它们能用来制备效率较高的火箭燃料。如果未来人们能在月球表面找到足够的水资源，那么就可以在月球上建立存储资源的小型基地。那时候，人类可以把月球作为去往其他星球的中转站，在上面进行物资补给。

知识链接

月壤中的神奇化合物

除了水资源，月球上还有很多其他可以利用的宝贵资源，比如存在于月壤中的一些活性化合物。

前不久，中国科学家就在“嫦娥五号”带回的月壤中发现了一些具有良好催化性能的活性化合物。他们以这些活性化合物为催化剂，借助模拟太阳光，成功地将水和二氧化碳转化为氧气、氢气、甲烷和甲醇。这一研究成果让中国科学家有了一个长远的计划，未来或许可以利用月球夜间的极低温度，将二氧化碳从人类呼吸的空气中分离出来，再利用太阳光和具有催化作用的月壤，将二氧化碳和月球表面的水资源转化为氧气、氢气、甲烷和甲醇。

如果这一计划能够变为现实，未来就可以在月球上就地取材，为航天员提供生命支持和燃料，这将大大降低航天器的载荷和成本。当然，这一计划能否真的变为现实，还需要进行很多验证。期待科学家为我们带来更多惊喜。

（责任编辑：白玉磊）