月球水

月球水

发现

历时一个月的数据分析之后，科学家兴奋地得出结论：月球有水。这也是尘埃扬起高度不如预期的最有力解释。“确实，真的，我们在月球上找到了水，” 美国航天局科学家安东尼·科拉普雷特2009年11月13日说，“不是一星半点，而是数量惊人。”科拉普雷特在作出这一宣布时，手中举着一个白色水桶以示“数量惊人”。

此次月球探测项目由美国航天局位于 加利福尼亚州的埃姆斯研究中心负责，科拉普雷特为项目负责人。半人马座火箭在凯布斯月球坑的撞击，扬起至少25加仑(95升)水，而这一数量仅仅是在单个月球坑单次撞击所扬起的“水量”。

成分相关

至于没有观测到亮闪现象，科学家分析，可能是由于一些水汽“吸收”光线所致。

此外，地面研究人员通过数据分析发现撞击后还检测出 二氧化碳、 二氧化硫、 甲烷和一些碳化物。

先前的月球无人探测任务曾在月极附近的月球坑周围发现氢的存在，引发人们对月球冰的存在产生遐想。2009年9月，科学家也曾宣布在月球土壤中发现极少量的水，而且这种水能存在于全月面地表。

两种形态

月球坑观测与传感卫星发回的数据确凿证实月球有水。虽然并非人们想象中的 液态水，只是气态和冰态水。撞击点地表温度为摄氏零下185度。

困难重重

我国探月工程首席科学家、中科院院士欧阳自远先生说，早在1999年，NASA科学家就曾指挥“月球勘探者”月球卫星撞击了月球南极附近的舒梅克环形山——也是为了寻找水，但没找到。

从已知的数据来看，月球上永久阴影区月壤中水冰的含量极小，甚至不足1%，也就是说，一公斤月壤中可能只含有几克水。永久阴影区内，到底有多少水冰，如今还是未知数。即使水冰数量足够多，如何把它们取出加以利用，在工程技术上也是道超乎想象的难题——因为要从-240℃左右、几公里深、伸手不见五指的深坑中，将水冰加热转化成水蒸气再收集利用很难。“如何让机器在-240℃这样的极端黑暗、严寒中运转，现在还无法办到。”欧阳自远说，“更不要说，要将月壤挖掘并堆积起来。还有，用什么装置加热?这个过程需要消耗多少能量?能源如何解决?运输问题又如何解决?”

“其实，无论在月球上是否找到水，人类都会上月球建立基地。”欧阳院士说，早在上世纪90年代，美国就提出重返月球、建立月球基地，当时根本不知道月球是否存在水。“月球没水不会成为人类建立月球基地的障碍!”

探月梦想

从100多年前法国小说家凡尔纳发表科幻名作《从地球到月球》开始，人类就一直在构想如何实现对月球的实地探测。人类何必煞费苦心地探月，以图在那里长期发展?

人类资源补给的新生长点月球资源十分丰富，是人类社会开发利用的巨大资源储备，这也是吸引各国实施月球计划的重要原因。首先，月球上有两种资源将会给地球带来重大贡献。一是月球上可接收到丰富的太阳能；二是月球矿藏丰富，尤其是富含核聚变燃料氦-3。月球上的氦-3也有可能成为人类未来使用的一种清洁、安全的新能源。

理想的太空实验室月球的特殊环境使它成为许多学科开展研究和试验的理想场所。月球没有大气，没有电磁波的吸收与辐射，没有磁场以及弱重力场等特征，为许多在地球上无法进行或难以进行的研究与实验提供了理想场所。

地空连线的中途岛从外层空间探测长远发展来看，探月→登月→建设月球基地→进入更遥远的太空，是一个必然的发展趋势。

月球在太阳系中的位置和它本身的环境特点，使它成为人类迈出地球摇篮、走向深空的门槛和试验场。

“寻找到月球存在水的证据是一个重大突破，月球由此变得更耐人追寻，”美国乔治·华盛顿大学太空政策学者约翰·洛格斯登这样评价。

加利福尼亚大学教授格雷格·德洛里说：“相比一个呆板和一成不变的月球世界，如今的月球将(因为这个发现)更具活力和趣味……月亮，已不再是我们父辈时的那轮月亮。”

不过，尽管科学家可以尽可能乐观地去想象月球究竟有多少水，但这次实验仅仅局限在凯布斯月球坑，凯布斯月球坑是否能代表整个月球表面的水含量仍是个未知数，对于月球全球的状况仍需进一步取证分析。

《纽约时报》评价，月球有水现已成真，但月球还远不够“潮”。因为先前发现，月球表面大多数地区，比地球上的沙漠地带还要“干”。不过，这次发现对于美国“重返月球”计划来说，已形成充分理由。虽然大多数美国天体学家和太空研究者认为，月球有水并不能成为放弃探测火星等其他星体的理由。

形成之谜

北京时间2009年10月9日，美国宇航局连续用一枚半人马座运载火箭和月球陨坑观测与传感卫星(LCROSS)撞击月球南极的凯布斯坑，以探测月球之上的水冰，掀起了人类在月球上找水的高潮。此前，印度首个月球探测器“月船一号”，掠过月球的美国“卡西尼号”和“深度撞击”探测器分别发现过月球有水的证据。那么，月球水究竟是如何形成的？

月球水源产生途径研究

科学家认为月球上水的来源可能有三种：一是来自撞击月球的彗星或小行星；二是撞击事件释放出了月表下面的水；三是携带氢原子的太阳风，氢原子与月球土壤中的氧原子结合之后形成水。“月船一号”的观测结果证实了月球水源形成的第三种可能。

水是氢氧化合物，水的形成离不开氢原子和氧原子。月球就像是一个大海绵球，不断吸收着来自太阳的带电粒子。这些带电粒子与月球表面灰尘中的氧原子发生反应，从而产生了水。这是印度“月船一号”探测器搭载的由欧洲航天局(ESA)与印度空间研究组织(ISRO)共同开发的“亚千电子伏原子反射分析仪”(SARA)的观测结果，进一步验证了月球表面水源产生的可能途径。同时，也为科学家研究月球和太阳系中其他无空气天体提供了新的思路。

SARA是“月船一号”搭载的三部欧洲航天局探测装置之一，由来自瑞典、印度、日本和瑞士的科研小组共同制造。“月船一号”于2009年8月完成使命。

月球表面是由不规则的松散灰尘构成的，称作风化层。来自太阳的粒子会轻易进入灰尘间的空隙并被吸收。当某些质子与月球风化层中的氧原子发生反应时，就会产生氢氧基和水。这种分子反应模式新近才被“月船一号”探测器的“月球矿物绘图仪”研究小组发现和报道。

SARA的探测研究结果证实，来自太阳的氢原子核确实被月球风化层所吸收，从而有可能产生水。但同时，新的奥秘出现了：并不是所有的质子都被吸收，有五分之一的质子又被反射回了太空。在此过程中，质子与电子结合而成为氢原子核。“该发现出乎我们的意料。”欧洲SARA首席研究员、瑞士空间物理研究所科学家斯塔斯-巴拉巴士说。

虽然巴拉巴士等人不知道造成反射的具体原因，该发现还是为进一步研发新的月球成像技术铺平了道路。氢气以每秒200公里的速度飞向空中，月球微弱的引力没有造成其偏离。由于氢气是电中性的，也不会受到太空磁场的影响。因此氢原子就像光子一样直线飞行，基本上每个原子都能够返回原地，并在图像中体现出来。而发出氢气最多的地方亮度最高。

虽然月球没有总体性的磁场，但有些岩石已经被磁化了。巴拉巴士和他的团队正在积极绘制图片，以期在月球岩石中寻找这种“磁极异常”。这种异常产生磁泡使进入的质子发生偏离而到了周围区域，使得图片中的磁性岩石看起来有些暗。

这些质子是太阳风的产物，无数的粒子流不断从太阳爆发出来。质子与太阳系的所有天体相碰撞，通常会停留在相撞天体的大气层中。如果某些天体没有自然的外部屏障，太阳风就会直达星体表面，例如水星。SARA小组推测太阳风中的质子也会在这些天体形成氢原子并反射回太空。

这项研究结果为欧洲航天局的贝皮-哥伦布水星探测计划提供了及时的帮助。贝皮-哥伦布飞船将搭载两部类似SARA的装置飞向水星，或许会发现这颗距离太阳最近的行星反射出远比月球更多的氢原子，因为那里的太阳风比月球更加集中。

主流理论

据美国国家地理杂志网站报道，对于很多人来说，2009年将是一个值得纪念的年份。这一年，科学家最终证实月球上确实有水存在，任何所谓的有理由怀疑自此烟消云散。月球与行星研究所的保罗·斯普蒂斯表示：“证明月球上确有水存在是一系列相关任务共同促成的结果，这些任务使用的仪器专门用于解答这个问题。” 月球与行星研究所位于德克萨斯州的休斯顿，由美国宇航局资助。

2009年初，宇航局月球侦察轨道器(LRO)和印度“月船1号”飞船对月球水可能的化学痕迹进行了探测。宇航局上周对外宣布，他们的月球陨坑观测与传感卫星(以下简称LCROSS)撞月任务最终发现了来自一个陨坑并且数量“可观”的水。

消息一经公布，人们不禁提出这样的疑问，即月球上的水究竟来自何处？LCROSS项目科学家、罗得岛州布朗大学的彼得·舒尔茨表示：“月球水是否是在最近一个单独的大事件中储存下来的？它们是否已经在月球上存在了数十亿年之久？对于这些问题，我并不知道答案。”

最新消息

环球网报道，法新社2010年3月2日消息：美国宇航局科学家3月1日说，美国雷达发现，月球北极40多个陨石坑含有6亿吨水冰。

据报道，美国航天局Mini-SAR雷达发现，月球北极有40多个大小不等（大约1.6至15公里）的陨石坑，每个陨石坑都充满水冰。

美国航天局科学家说，“尽管整个水冰的厚度取决于每个陨石坑中水冰的厚度，但估计至少有6亿吨水冰。”

报道说，这项发现是奥巴马建议取消美国重返月球计划的几周后发现的。

来源

针对月球水究竟源自何处这个问题，主要出现4项科学理论。准确地说，第4项理论应该是一种较为大胆的猜测，但它提出的两种可能性还无法排除在外。

理论1：

古代火山喷发将水带到月表这项理论认为，月球从一开始就是一个有水世界。与地球一样，水也是月球形成过程中的一个重要因素。月球与 行星研究所的斯普蒂斯在对这一理论进行解释时表示，根据这一理论，水集中在月球内部。在遥远的过去，当时的月球并不像现在这样处于“死亡”状态，那时的它拥有一个炽热的核心，火山喷发或者气体迸发慢慢将水带到月球表面。自此之后，水便在月表冻结。

理论2：

水乃月表自身产物一些科学家推测，水可能是月球自身的产物，形成过程中获得太阳的一些帮助。根据这一理论，太阳会不断喷射名为“ 太阳风”的粒子流。太阳风内带正电的氢离子或者质子可能“轰击”月球并与月球土壤中富含氧的矿物质发生相互作用，最终形成了水。 布朗大学的舒尔茨表示，通过太阳风形成水将是一个缓慢的过程。“如果以这种方式每天只形成一个水分子，数十亿年内形成的水在数量上也相当可观。”

理论3：

彗星和小行星将水带到月球一些人表示，月球水可能是含水 彗星和湿润的小行星送上的一份“礼物”，它们在很久以前曾与月球发生撞击。撞击带来的水绝大多数被喷入太空，但一些行动迟缓的水分子最终被月球引力捕获。

月球与行星研究所的斯普蒂斯说：“这一想法认为，彗星或者含水小行星撞击月球并形成一个悬在月表附近的水蒸汽云。其中一些水最终移动到极地地区，它们可能进入永久性寒区—— 冷阱，例如永远无法被阳光照射的一个极地陨坑。”冷阱内温度极低，水冰无法升华(不经液态而由固态直接转变为气态)。除此之外，没有空气的月球也不适于液态水存在。其结果是，水将在理论上长期保持冻结状态。

理论4：

月球水来自地球布朗大学的舒尔茨表示，地球水“迁居”月球有两种方式，这两种方式只有在数十亿年前地月距离较为靠近时才有可能发生。在史前时代，地球并不拥有磁场或者强度较弱，太阳风从地球大气层中剥离水蒸汽，而后将其送上月球。另外一种可能性是，小行星或者彗星撞击地球，巨大的撞击力量将海水射入太空，绕地球轨道运行的月球穿过这个水蒸汽云，自此也成为一个有水世界。舒尔茨承认，这两种想定在理论上都有可能发生，“但我们也只是猜测而已”。

储量

美国科学家认为，月球的储水量远超人们先前的想象，在月球内部，水，也许无处不在，广泛存在于月球表面以下的岩石中。在过去40年间，科学一直认为月球是干燥的，但最新（2010年）测定的月球的最低含水量为地球百万分之5，不再是过去估计的十亿分之64。