从对月球的纯科学探索，到科学研究与应用并重，人类提出了“月球村”“月球科研站”等未来规划，月球水备受关注。
月球有水有了新证据！
日前，中国科学院地质与地球物理所行星科学团队（下称“地质地球所”）等团队，通过对“嫦娥五号”所携带的“月球矿物光谱分析仪”探测的数据进行研究，首次获得了月表原位条件下的水含量——1吨月壤中大约有120克“水”。那么，这些“水”是从哪里来的？关于月球上是否有“水”，人们为什么如此执着探究？
“月壤中的‘水’绝大部分来自于太阳风的贡献。”论文第一作者、地质地球所副研究员林红磊说，“光谱仪探测到的‘水’，要在一定条件下才能转化为我们喝的水。”
“嫦娥七号”将开展月球南极资源详查。“探月工程四期瞄准南极地区，探测水冰是非常重要的科学目标。”中国地质大学（武汉）行星科学研究所教授肖龙说，“需要探明水冰的分布和含量后，才能考虑开发利用。”
2021年11月24日凌晨，长征五号遥五运载火箭携带“嫦娥五号”探测器发射升空。 南方日报 南方+记者 吴明摄
溯源：科研人员称月壤中的水绝大部分来自太阳风
2020年12月1日，“嫦娥五号”探测器成功着陆在月球风暴洋北部地区，随后将1731克月球样品带回地球。
“嫦娥五号”探测器携带了月球矿物光谱分析仪，在采样过程中获取了月表的光谱。科研人员强调，目前获得的月球光谱遥感数据波段覆盖范围无法区分月表水是羟基（OH）还是水分子的存在形式，这里的“水”依然指的是水分子或者羟基。
“嫦娥五号”全景相机拍摄着陆器前的月面图片。受访者供图。
那么，科研团队是怎样探测到月球上的水呢？林红磊介绍，“嫦娥五号”光谱仪对采样区约2米×2米范围的区域进行了光谱观测，羟基和/或水分子在光谱3微米附近具有明显的吸收特征。通过分析光谱特征，就可以识别月表水并获得水含量。
“嫦娥五号”携带的月球矿物光谱分析仪的观测区域，以及从中获得的水含量。受访者供图。
除月壤之外，观测对象还有一块没有带回来的岩石，科研人员发现岩石和月壤体现出不同程度的吸收。
科研人员估算，“嫦娥五号”采样区的水含量在120ppm（百万分之120）以下，而岩石中的水含量约为180ppm。这相当于，1吨月壤中大约有120克水，1吨岩石中大约有180克水。
那么，这些水是从哪里来的呢？
科研人员分析，月壤中的水绝大部分是来自于太阳风的贡献。“太阳风中的氢（H）作用于月壤的各种矿物和玻璃表面，氢通过碰撞进入矿物和玻璃的结构中，并与其中的氧（O）原子结合成羟基或者水（H₂O），这种水大部分存在于月壤颗粒表层的位置。”林红磊介绍。
如果将太阳风全部作为月壤中水的来源，岩石中仍多出60ppm的水，多出的水又来自哪里？
科研人员认为，多出的水可能代表了月球内部水。通过分析，该岩石可能与“嫦娥五号”着陆区西北方向的古老低钛玄武岩比较一致。而“嫦娥五号”着陆区年轻玄武岩本身的水含量低，可能说明了着陆区月幔较干或经历了大量脱气的过程，这与风暴洋地区长期的火山喷发又是一致的。
“嫦娥五号”探测器进行采样工作。
探究：月球水的含量、来源有待进一步研究
早在上世纪60年代初期，科学界就有推测，月球两极撞击坑中可能存在大量水冰。
1978年，苏联科学家从“月神24号”任务采集的样品中测量到水。1994年，“克莱门汀”任务利用雷达技术对月球两极进行探测，根据雷达波的反射模式认为极区永久阴影区的月壤中存在水冰，但此结果受到部分科学家的质疑。
1998年，美国“月球勘探者号”携带了一台中子谱仪进入月球轨道，探测到了大量的氢。2008年，印度发射“月船一号”探测器，通过对其搭载的月球矿物制图仪获得的近红外光谱数据分析，发现存在羟基或水的光谱信号。2018年，美国夏威夷大学研究人员通过分析“月船一号”搭载的月球矿物制图仪的数据，找到月球上水冰的证据。
林红磊表示，经过半个多世纪的争论和多方面的探索，人们相信月球上是有水的，但月球水的含量、来源等仍有待进一步研究。
“嫦娥五号”探测器进行采样工作。
作用：月球上的水对载人登月具有潜在应用前景
月球上的水是怎样保存下来的？为什么月球水的探测如此重要？
月球水主要有水冰、月壤表层水和月球内部水。“月球上的水冰主要分布在两极地区的永久阴影区里，这些永久阴影区太阳照射不到，温度极低。”肖龙说，“这样的极低温环境，起到了冷阱效应，可以俘获各种来源的水分子，并长期保存下来。因此，要在月球找水的话，可以到两极地区。”
“水的科学价值很大，对于研究月球的起源和演化，月球暴露在太空中与太阳风和宇宙射线的相互作用，以及陨石撞击等都很有意义。”肖龙说。
林红磊则认为，水可能是人类在月球上长期活动潜在的可利用资源。
不过，要充分了解月球上的水资源，人类还有许多工作要做。
“获得水的含量和分布是探测月球水的第一步，接下来我们还需要确定水在月壤中的存在形式，帮助理解太阳风注入月壤形成水的机制。”林红磊说。
“嫦娥五号”任务效果图。
科研人员介绍，“嫦娥六号”“嫦娥七号”将在原位和轨道尺度继续探测月表水的含量、分布，该研究成果也将为“嫦娥六号”“嫦娥七号”的科学目标实现提供支撑。
中国探月工程总设计师、中国工程院院士吴伟仁在接受新华社采访时提到，2030年前我国将在月球南极建设一个科研站基本型。
充足的能源和资源保障是月球基地选址的核心约束因素。因此，月球极区，尤其是南极区域，也成为各国首选的基地选址区域。
“‘探月四期’也是瞄准南极地区，探测水冰是非常重要的科学目标。需要探明水冰的分布和含量后，才能考虑开发利用。”肖龙说。
随着不断开展的研究，月球上的水的含量、分布范围等科学问题有望得到更为明确的回答。在科研人员看来，月球上的水对载人登月和月球基地建设具有潜在应用前景，其开发和利用是月球探测面临的关键技术。
【记者】刘佳荣
【策划】张志超 吕虹
【作者】 刘佳荣；张志超
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