科学探索|“嫦娥五号”让月球有水“实锤”但水的来源存争议( 二 )


水的来源依旧存争议
月面白天温度最高可达160摄氏度,夜间最低能降到零下180摄氏度 。在这样严酷的环境下,液态水早就蒸发殆尽 。那么,月球上的水到底来自哪里呢?
首先我们要知道,月球上并没有直接发现游离的液态水或冰,甚至没有发现主要成分是羟基的矿物,无论是遥感还是原位探测,月球上的水是通过水分子和羟基的红外信号,折算出来的含水量,这些“水”很可能是月球矿物晶格中的结晶水和结构水,或以其他诡异的状态苟延残喘 。
更进一步说,月球表面的含水量是微乎其微的,月岩180ppm的含水量相当于1吨月岩中只有180克水,这点水不要说和大多数地球土壤相比,就是和干燥的沙漠对比都少得可怜 。沙漠中沙子的含水量每吨一般在2公斤到十几公斤,而月壤中的水不到地球沙漠含水量的1/10 。
目前,科研人员对月球上水的来源提出了3种不同说法:
第一种推测,月面的水是太阳风吹来的 。太阳风不仅会吹走火星大气,它也含有大量的氢,当太阳风吹到月球表面时,太阳风中的氢和月壤矿物中的氧结合形成羟基甚至水分子,并在月壤中保存下来 。科研人员认为,月壤中大部分的水是太阳风吹来的 。
第二种假说,月面的水是彗星撞来的 。来自外太阳系的彗星含有大量的水冰,它们进入内太阳系在阳光照耀下挥发,但也有些彗星撞击到月球,带来宝贵的水 。彗星撞击时绝大部分的水都蒸发逃逸不复存在,但也可能有一部分水渗入月壤,保存下来成为月壤中的水 。
第三种猜测,月球岩石本身就含有水 。固态星球矿物含水本就顺理成章,以近期汤加火山大喷发为例,火山喷发的气体中绝大多数都是水蒸气 。科研人员在“阿波罗”取回的月球样品中,发现部分矿物中含有极少的水,可以支持这个猜测,而嫦娥五号着陆器发现月岩含水量远高于月壤,尤其是它探测的那块月岩,本身形成于月球深处,是陨石撞击溅射出来的,这为月球水的内生说提供了有力证据 。

科学探索|“嫦娥五号”让月球有水“实锤”但水的来源存争议
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综上所述,月球上的水既可能是太阳风吹来的,也可能是月球形成时岩浆本身就有的,还可能是彗星等深空天体撞击带来的 。根据“嫦娥五号”的探测分析结果,月壤中的水绝大部分是太阳风贡献的,而月岩的水多数应该是岩浆凝固前就有的 。
月球取水还得看极地
月球有水的喜讯听到了多次,但较真地说,目前月球有水,还只是对水分子甚至羟基进行光谱探测的结果,最多只能证明月球表面存在水分子,要说存在水蒸气、水冰,甚至是液态水等货真价实的游离水,仍然有待发现 。
水是生命之源,虽然科学探测发现月球上有水,但在严酷的环境下月球无法诞生生命 。即使如此,水的存在也让月球成为了一个别具吸引力的地方 。很多人甚至一些科研人员写的论文都在大胆畅想,如果能有效开采和利用月球上的水,将能帮助航天员维持在月球上的活动,甚至制取氢氧推进剂,服务载人登陆火星的计划 。
美国商业公司表示,要利用月球上的水制取推进剂,为深空探测器、载人飞船和静止轨道卫星补加推进剂,让月球上的水成为有利可图的资源 。
尽管如此,美国SOFIA和“嫦娥五号”对月面探测找水的结果,都表明月面的水含量太低,直接从月壤制取水的难度和成本太高,至少在月球探测和开发初期是缺乏经济价值的 。
另外,目前的遥感探测表明,月球两极的永久阴影区应该存在丰富的水资源 。虽然月球极区存在水冰或富含挥发水的矿物,还只是根据遥感探测数据的合理猜测,但月球基地永久阴影区的含水量要比SOFIA和“嫦娥五号”探测的月面中低纬度地区高很多 。