NASA首次確認：月球表面的水有4萬平方千米，對人類影響深遠

量子科學論

星問答計劃創作者,科學達人

本文參加百家號 #科學了不起# 系列征文賽。

科學家在《自然天文學》雜志上連發兩篇論文，證實了月球表面上水的廣泛存在，以及對月球表面上永久陰影區域分布的調查。讓我們重新認識了月球，其實它還是挺“濕潤”的；

這個發現對人類未來的航天事業、以及未來走向深空具有非常重要的意義。

月球表面有水！這好像不是什麼大的發現了，因為我們已經在月球的兩極檢測到了水存在的明確信號；

所以我們很早就認為月球並不是完全乾燥的，至少在兩極的隕石坑中，這裏常年沒有陽光照射，可以很好的保存水冰。

除此之外，我們一般認為在月球其他地方，也就是長期受到陽光照射的地方基本上是非常乾燥，沒有水的存在。

雖然科學家早在2009年就是在月球的表面上發現了有氫、氧原子組成的化合物的存在，但是一直以來研究人員無法確定這個化合物是水（H2O）還是羥基化合物（HO）；

因為這兩種化合物在特定波長的光譜中具有一致的吸收光譜。

而這次NASA確認存在水的地方正是我們以前認為不可能有水存在的陽光照射的區域，表明水在月球上的存在要比我們想象的更加廣泛。

證實了氫、氧原子組成的化合物正是H2O，而不是HO，但這些水分子並不是孤立存在的，也不是我們認為的水冰，因為有陽光照射的區域，水分子受到高溫會蒸發、或是被高能光子破壞化學鍵。

因此這些水分子被困在了岩石晶體中，這些物質可以很好的保護水分子，使其穩定的存在。

科學家認為月球表面的水分子的來曆是微隕石撞擊月球表面時帶來的，而這些微隕石在撞擊月球表面的過程中會形成類似於玻璃的晶體，然後將水分子包裹在了裏面。

之所以這次科學家能夠確認陽光照射的表面有水分子的存在，得益於在平流層繞地球運行的紅外望遠鏡，這個移動的天文台被放在了一架由波音747改裝的飛機上；

能夠在6微米的波長上對月球表面反射的光譜進行分析，在這個波長上水分子和羥基有著明顯不同的吸收光譜，而以前使用的3微米的設備對其無法區分。

通過這次研究，科學家認為在月球表面水分子存在的範圍很廣，尤其是在南極附近的區域，水分子相對豐富，大約為百萬分之100到百萬分之400，相當於一立方米土壤中含有一瓶360毫升的水。

這是個啥概念呢？就拿地球上的沙漠來比較，這比撒哈拉沙漠要乾燥100倍。

所以說我們在月球上並不是發現了直接可以利用的水資源，跟地球最乾燥的地方相比，月球上水的密度極低，且被大量限制在了兩極區域。

但是這依然對人類未來在月球上建立中轉基地有著極大的幫助，我們可以利用設備在月球的土壤中榨出這些水分子，使其凝結成可以直接飲用的水，而且這些水還能夠為我們提供氫氣、氧氣，這兩種重要的資源。

不過這次的發現遠不止這些，還有第二篇論文。

這篇論文主要對存在於月球表面的“冷阱”分布進行了研究，“冷阱”就是那種常年沒有陽光的地方，溫度一般都在-163.15攝氏度；

這些地方可以完美的保存水冰，這些水資源相比於上文中所說的保存在岩石中的水分子來說，利用起來相當的方便，而且含量要豐富的多。

不僅僅在月球上，而且在水星的兩極、以及谷神星上都有這樣的特征，這也是這些沒有大氣層的天體保存水資源最主要的手段。

科學家利用月球軌道飛行器（LRO）提供的數據對月球表面存在的“冷阱”進行了研究，發現這些“冷阱”的大小相差非常大。

小的只有厘米級別，大的足有數公里，但是從總體的數量上來說小型“冷阱”非常多，大約保存在月球表面上水冰總量的1/5 。

而且這些“冷阱”超過一半（60%）位於月球的南半球，且大多數位於緯度超過80度的地區。科學家估計月球表面的冷阱加起來有超過40000平方公里的水冰，相當於安大略湖的兩倍。

那麼這項發現對人類有什麼用？

我們整天在地球外找水，這說明水對我們非常重要，它不僅是生命的必須元素，而且還是當我們離開地球以後非常重要的戰略資源。

在月球上這次發現了大量的水，一方面能說明外太空並沒有我們想象的那麼乾燥，水在極端情況下依然可以被保留下來，這為我們未來尋找地外生命提供了一些思路。

另一方面就是對人類的航天事業具有非常深遠的意義，人類要想在太空中走得更遠，就需要找到一種更為高效的能源，例如可控核聚變；

但從目前來看我們依舊會在很長的時間內無法擺脫化學這種最為低等的能源，隨意在未來人類去往深空的途中，我們就需要建立中轉站，而月球很可能就是人類的第一個落腳點。

要是我們從月球直接去往火星，肯定比從地球去火星要近得多，而且節省資源。

但是我們要想在月球上落腳，就需要在月球上自給自足，水資源就會成為最大的問題，有了水，我們就會有食物、有燃料。

要是月球完全乾燥沒有任何可開發的水資源，那麼在月球上建立基地就顯得意義不大了，因為我們現在從地球向月球發射一升瓶裝水的成本為3.5萬美元，這個成本非常大。

所以說月球上發現有可利用、且分布廣泛的水資源，對人類來說是看到了未來走向深空的希望，也更加堅定了人類要在月球上建立基地的想法。

這個想法估計很快就會實施。不僅僅是NASA，我國也會把月球鄰居變成了一個生命資源補給站和燃料補給站。

為什麼要花費大力氣探索月球呢？

很多人不理解為何要花費大力氣、大資金去探索月球呢？把錢用在其他地方不好嗎？短期來看，確實航天事業的投入沒有任何回報，但長期來看，如果在航天事業上落後，未來可能會受制於人。

因為外太空的資源非常豐富，是我們人類無法想象的豐富，現在的外太空不屬於任何國家，是人類共同的資源，話雖如此，但是還是逃不過先到先得的真香定律。

月球上不僅有水，而且還有其他非常珍貴的礦產資源，尤其是在地球非常非常稀少、且珍貴的氦3，這是未來可控核聚變最完美的原料。

如果我們現在不投入發展航天、探索月球，那麼未來我們只能眼睜睜的看著別人開采回來，我們只能高價購買，所以說現在的放松，就意味著未來會被別人綁著吊打。

所以說月球中轉基地是必不可少的。水資源的發現，為中轉基地的建設提供了可能。