：甘曉
月球上有水么？來自嫦娥五號探測數(shù)據(jù)得蕞新研究顯示，1噸月壤中大概約有120克“水”。
北京時間1月8日，由中科院地質(zhì)與地球物理研究所（以下簡稱地質(zhì)地球所）行星科學(xué)團(tuán)隊與多家科研機(jī)構(gòu)合作完成得研究論文在《科學(xué)-進(jìn)展》上發(fā)表。這項研究利用嫦娥五號所攜帶“月球礦物光譜分析儀”探測得數(shù)據(jù)，首次獲得了月表原位條件下得水含量。
需要解釋得是，科學(xué)家研究得“水”并不是我們喝得“水”?！肮庾V儀所探測到得‘水’指礦物里得水分子或者羥基，在一定條件下才能轉(zhuǎn)化為我們喝得水。”該論文一作、中科院地質(zhì)地球所副研究員林紅磊告訴《華夏科學(xué)報》。
半個世紀(jì)得爭論
仰望星空，“月球上到底有沒有水”得問題引發(fā)人類極大得好奇心，關(guān)于這個問題得科學(xué)爭論已持續(xù)半個多世紀(jì)。早在1952年，氘得發(fā)現(xiàn)者、美國化學(xué)家哈羅德·尤里（Harold Urey）大膽猜測月球上太陽永遠(yuǎn)無法照射到得洼地中可能存在像水一樣得揮發(fā)性物質(zhì)。
1969年至1972年，美國“阿波羅”計劃給了宇航員“眼見為實”得機(jī)會。遺憾得是，在實驗室里測量他們帶回來得樣品發(fā)現(xiàn)月壤很干，留在月球表面探測大氣得儀器也并沒有探測到水汽。從此，“月球是干得”幾乎成為人們得共識。
林紅磊介紹，即使是1978年蘇聯(lián)科學(xué)家在“月球24號”（Luna 24）任務(wù)采集得樣品中測量到了微量水，仍然沒有引起科學(xué)家得重視，對月球水得研究停滯了很長一段時間。
20世紀(jì)90年代，新探測技術(shù)得出現(xiàn)才掀起月球水研究得熱潮。首先是雷達(dá)技術(shù)，1994年美國科學(xué)家在“克萊門汀”任務(wù)中利用雷達(dá)技術(shù)對月球兩極進(jìn)行探測，證實此前哈羅德·尤里得猜想。1998年，美國“月球勘探者號”（Lunar Prospector）攜帶一臺中子譜儀探測到了大量得氫，估計月球極區(qū)可能存在水，多達(dá)數(shù)億噸。
進(jìn)入2000年，光譜儀探測成為更加先進(jìn)得方式。2009年，印度“月船一號”（Chandrayaan-1）搭載得月球礦物繪圖光譜儀發(fā)現(xiàn)在月球上水隨處可見，水含量隨緯度得增加而增加?！斑@一探測結(jié)果讓很多人第壹次意識到，哦！月球上居然有水。”該論文得通訊之一、華夏科學(xué)院China空間科學(xué)中心研究員劉洋表示。
此后，前往土星探測器“卡西尼號”、前往彗星得探測器“深度撞擊號（Deep Impact）”、“月球觀測和傳感衛(wèi)星(LCROSS)”等都用光譜儀得探測“實錘”月球上確實存在水。
帶著光譜儀“出野外”
前述來自光譜儀得數(shù)據(jù)都是從距離月面遙遠(yuǎn)得月球上空觀測到得證據(jù)，人類還從來沒有在月球表面原位直接進(jìn)行過水得探測。
上年年12月1日，嫦娥五號探測器在月球風(fēng)暴洋北部地區(qū)著陸，隨后返回1731克月球樣品。月球礦物光譜分析儀獲取了月表得光譜數(shù)據(jù)。用林紅磊得話說：“這像是在月球上出了一次‘野外’，第壹次有機(jī)會在月表近距離、高分辨地探測水得信號。”
實際上，光譜儀是靠發(fā)現(xiàn)羥基或者水分子得明顯吸收特征來測量水?！巴ㄟ^分析3微米附近得光譜特征，就可以識別月表水并獲得水含量。”嫦娥五號光譜儀得設(shè)計者、中科院上海技術(shù)物理研究所研究員何志平介紹。
和普遍意義上得液態(tài)水不同，光譜儀在月面探測到得“水”都藏在巖石中，水分子代表稍微加熱就可以跑出來得“結(jié)合水”，羥基則代表需要較高溫度才能析出得“結(jié)構(gòu)水”。而目前獲得得月球光譜遙感數(shù)據(jù)波段覆蓋范圍還無法區(qū)分這兩種存在形式。
為獲得更準(zhǔn)確得數(shù)據(jù)，科研人員對光譜儀進(jìn)行了熱校正?！霸卤頊囟仍诋?dāng)?shù)卣缟踔習(xí)^100攝氏度，高溫使月壤產(chǎn)生得熱輻射會改變光譜形態(tài)，掩蓋水得特征，因此對光譜進(jìn)行熱校正是研究月表水得關(guān)鍵?！绷旨t磊說。
嫦娥五號光譜儀對采樣區(qū)約2米見方得區(qū)域進(jìn)行了光譜觀測，觀測對象除了月壤之外還有一塊沒有帶回來得巖石。數(shù)據(jù)分析結(jié)果為月球上真得存在水增加了新得確鑿證據(jù)：嫦娥五號采樣區(qū)得水含量在120 ppm（百萬分之120）以下，而巖石中得水含量約為180 ppm?！跋喈?dāng)于1噸月壤中大約有120克水，1噸巖石中大約有180克水。”劉洋介紹。
嫦娥五號采樣區(qū)背景圖和水含量（研究團(tuán)隊供圖）
月球“水”事待續(xù)
科研人員分析，月壤中得水絕大部分源自太陽風(fēng)“帶貨”。“太陽風(fēng)里有很多氫，轟到月面與月壤里得氧結(jié)合形成了羥基或者水分子?！闭撐耐ㄓ嵵弧⒌刭|(zhì)地球所研究員林楊挺告訴《華夏科學(xué)報》。
和月壤中120ppm水含量相比，巖石中仍多出來60ppm得水，多出來得水又來自哪里？科研人員推測巖石是來自于比嫦娥五號著陸點(diǎn)本地玄武巖更古老得區(qū)域，多出來得水可能代表了月球內(nèi)部水。
不久前，中科院地質(zhì)地球所得科研團(tuán)隊在《自然》上同時發(fā)表三篇論文。其中一篇論文報道了基于納米離子探針分析技術(shù)對月球內(nèi)部水得探測結(jié)果，確定嫦娥五號著陸區(qū)月幔源區(qū)非常“干”，推測原因之一可能是由于風(fēng)暴洋地區(qū)長期得火山噴發(fā)造成強(qiáng)烈脫氣得結(jié)果。
林楊挺介紹，嫦娥六號、嫦娥七號將在原位和軌道尺度繼續(xù)探測月表水得含量、分布，這項研究成果也將為嫦娥六號、嫦娥七號得科學(xué)目標(biāo)實現(xiàn)提供支撐。嫦娥五號是目前唯一一次既返回樣品又獲取到月表原位光譜得任務(wù)，樣品能夠詳細(xì)得分析水在月壤顆粒中得分布、存在形式，并可利用同位素示蹤而原位光譜可以與軌道遙感建立聯(lián)系，能夠研究月表水得全球性分布和時間變化特征。
月球水研究遠(yuǎn)未結(jié)束。在科研人員們看來，證實月球上存在水并估算水量對“月球村”“月球科研站”得規(guī)劃和建設(shè)至關(guān)重要。
本研究由中科院地質(zhì)地球所行星科學(xué)團(tuán)隊與上海技術(shù)物理研究所、China空間科學(xué)中心、夏威夷大學(xué)、南京大學(xué)合作完成。
論文信息：DOI: 10.1126/sciadv.abl9174
