最近，中國的嫦娥五號探測器成功地帶回了月球樣本，引起了全球范圍內(nèi)的關(guān)注。除了月球土壤和巖石樣本外，令人驚訝的是，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的“月球儲(chǔ)水庫”，估計(jì)含有2700億噸水！這個(gè)令人振奮的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一個(gè)重要問題：為什么在美國進(jìn)行的六次登月任務(wù)中，沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)月球儲(chǔ)水庫呢？
嫦娥奔上了廣寒宮
1969年7月20日，美國成功地將宇航員尼爾·阿姆斯特朗和愛德溫·巴茲·奧爾德林送到了月球表面，實(shí)現(xiàn)了人類首次登月的壯舉。此后美國先后進(jìn)行了六次登月計(jì)劃，一共帶回約382公斤（842磅）的月球樣本，包括巖石、土壤、塵埃等月球表面的物質(zhì)。這些樣本隨后被運(yùn)送回地球，并由NASA的科學(xué)家進(jìn)行詳細(xì)的研究和分析。
1971年基辛格在訪問中國，贈(zèng)送了1克月球土壤給中國。多年來，我國科學(xué)家想研究月球，就只能在這1克月壤上做文章，然而1克能做什么呢？因此我國對于月球的了解始終難以得到實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步。直到2020年，我國嫦娥五號任務(wù)圓滿成功，第一次成功地將月球樣本帶回地球。這次我們獲得了1731克的月球樣品，足夠我們進(jìn)行各種科學(xué)研究。
2022年6月15日，《自然通訊》（Nature Communications）在線發(fā)布中國嫦娥五號的一項(xiàng)重要研究成果：月壤樣品中存在來自巖漿結(jié)晶過程的“水”。這完全顛覆了我們以往的認(rèn)知，月球不是沒水嗎？
月球到底有沒有水？
過去，人們普遍認(rèn)為月球是一個(gè)干旱無水的天體。
早期的觀測設(shè)備和技術(shù)限制了我們對月球的詳細(xì)研究。從地球上觀測，人們無法直接探測到月球表面的水分存在。月球表面看起來是干燥、巖石裸露的，沒有明顯的跡象顯示有水的存在。月球上的地質(zhì)構(gòu)造和形態(tài)特征也不像地球上那樣與水的作用有關(guān)。因?yàn)樵虑驇缀鯖]有大氣層，而大氣層對于維持液態(tài)水的存在至關(guān)重要。在缺乏大氣層的情況下，水會(huì)迅速蒸發(fā)或轉(zhuǎn)化為冰態(tài)。與此同時(shí)，月球表面溫度的變化非常劇烈，從日間的高溫到夜間的極低溫，這種極端的溫度條件也不利于液態(tài)水的存在。因此，人們常常認(rèn)為月球干旱無水。
然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和對月球的深入探測，我們逐漸知道月球上實(shí)際存在有限數(shù)量的水。最近的研究發(fā)現(xiàn)是基于NASA的月球勘測軌道飛行器所獲得的數(shù)據(jù)。
月球勘測軌道飛行器是一顆由NASA發(fā)射的無人探測器，于2009年進(jìn)入軌道，主要任務(wù)是對月球進(jìn)行全面的勘測和觀測。其中，NASA的探測設(shè)備包括紅外線輻射測量儀和中性原子儀等，這些設(shè)備可以提供詳細(xì)的月球表面成分和結(jié)構(gòu)信息。
探測任務(wù)的數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，在月球南極部分的永久陰影地區(qū)存在冰。這些地區(qū)由于受到周圍山脈或隕石坑的阻擋，幾乎沒有陽光直接照射，溫度接近絕對零度（-273.15攝氏度）因此水是以冰的形式存在。在月表的其他地區(qū)，想要找到水被認(rèn)為是不可能的。
然而，在我國的最新研究中顯示：月壤樣品中明顯含有羥基形式的“水”，平均含量約30ppm。
目前認(rèn)為月球水主要有三個(gè)來源。一是太陽風(fēng)粒子與月表物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的（動(dòng)態(tài)）羥基物質(zhì)；二是撞擊月球的彗星或隕石帶來的水和含羥基物質(zhì)；三是月球原生（內(nèi)部）水。根據(jù)返回樣品的實(shí)驗(yàn)室分析表明，嫦娥五號月球樣品是一類年輕玄武巖。它的膠結(jié)玻璃含量很少，僅為阿波羅樣品的三分之一，同時(shí)樣品中外來撞擊濺射物非常低，對“水”的貢獻(xiàn)可以忽略不計(jì)。也就是說，嫦娥五號月球樣品中肯定存在月球原生水，這些水被推測來自于月球巖漿結(jié)晶過程。
巖漿是由地球或其他行星內(nèi)部熔融的巖石物質(zhì)組成的高溫流體。當(dāng)巖漿冷卻時(shí)，其中的礦物質(zhì)會(huì)逐漸凝固并形成固態(tài)晶體。在巖漿結(jié)晶過程中，巖漿中的礦物質(zhì)以原子、離子和分子的形式排列在一起，形成具有規(guī)則晶格結(jié)構(gòu)的固態(tài)結(jié)晶體。這些晶體的形成取決于巖漿的化學(xué)組成、溫度和壓力等因素。因此不同類型的巖漿也具有不同的化學(xué)成分和熔融溫度范圍，它們在結(jié)晶過程中形成的礦物也各不相同。常見的巖漿結(jié)晶礦物包括石英、長石、斜長石、黑云母、角閃石等。
這也就是說，在月球形成的過程中，曾經(jīng)存在過含水的巖漿，并且在冷卻過程中，這些巖漿結(jié)晶形成了含水礦物。這些含水礦物廣泛分布于月球表面和地下巖石，可能攜帶著古代月球歷史的重要信息。
科學(xué)家估計(jì)，這些含水礦物的含水量為0.05%。按照這樣的比例估算，月球上的含水礦物可能儲(chǔ)存著多達(dá)2700億噸的水，這些含水礦物就如同月球上的天然儲(chǔ)水庫。
這一發(fā)現(xiàn)對于未來的月球探索和資源利用具有重要意義。因?yàn)樗梢员环纸鉃闅浜脱�，提供宇航員生活所需的氧氣和飲用水。此外，水還可以轉(zhuǎn)化為推進(jìn)劑，用于太空飛行器的推進(jìn)系統(tǒng)。因此，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為未來的月球登陸任務(wù)和深空探索提供了潛在的重要資源。
美國登月任務(wù)為何沒發(fā)現(xiàn)？
美國阿波羅登月計(jì)劃曾六次進(jìn)行載人登月任務(wù)。然而他們?nèi)サ牡胤�，都是月表上非常古老的區(qū)域。他們采集到的月巖年齡最少也有31億年，有些甚至超過44億年。而嫦娥五號著陸點(diǎn)卻是較為年輕的區(qū)域，采集到的月巖平均年齡約為20億年，這就有了本質(zhì)上的差別。而雙方的差別也說明了一件事：水在月球表面的分布并不均勻。
此外，美國探測器的技術(shù)落后也是一大原因。這不是狂妄自大，如今我國的探測器等相關(guān)設(shè)備，都是世界最高端的，而且借鑒了世界各國技術(shù)進(jìn)行升級改進(jìn)。而美國50年前的技術(shù)，雖然在當(dāng)時(shí)是跨時(shí)代的，但跟現(xiàn)在相比，還是有些落后。當(dāng)時(shí)的設(shè)備和儀器都無法有效探測到地下的水存在，并且對于水分子的探測能力較弱。因此，即使存在水，美國也很難被發(fā)現(xiàn)。
美國可能被干擾：阿波羅計(jì)劃前后帶回了382公斤的月球樣本。前文說過，這些樣本大部分是“老年”月巖，這意味著其中的大部分可能不存在水。即使少部分發(fā)現(xiàn)了誰，他們也可能以為是轉(zhuǎn)運(yùn)過程中混入了雜質(zhì)。從而懷疑了自己的推斷，錯(cuò)過了發(fā)現(xiàn)月球上有水的可能。
未來的展望
水是人類生命的基本需求之一，它可以提供飲用水、食物種植的水源以及氧氣供應(yīng)。如果月球上存在水，宇航員在月球上的生存和探索任務(wù)將更加可行和可持續(xù)。因?yàn)樗梢员环纸鉃闅浜脱酰@兩種元素是一種常見的火箭燃料組合。如果我們能夠從月球上獲取水資源，可以將其轉(zhuǎn)化為火箭燃料，為深空探索提供便利和成本效益�；诖耍覀兛梢栽谠虑蛏辖⒂谰眯跃幼〉睾涂蒲谢�。
美國方面目前已經(jīng)重啟了登月計(jì)劃。根據(jù)NASA最新報(bào)告，“阿爾忒彌斯計(jì)劃”將在2026年前將美國宇航員送上月球，并逐步建立月球基地。
而我國的探月計(jì)劃也早就有建立月球基地的規(guī)劃。2004年，中國正式開展月球探測工程，并命名為“嫦娥工程”。嫦娥工程分為“無人月球探測”“載人登月”和“建立月球基地”三個(gè)階段。隨著嫦娥五號安全著陸，我國已經(jīng)進(jìn)入載人登月階段，預(yù)計(jì)將在2030年前實(shí)現(xiàn)中國人首次登陸月球。
