月球上的水和地球上的水一样吗？

2024-08-22

长期以来，月球被认为是一个极度干燥的荒野。“月球上是否有水”一直是科学界探索的热门话题。在初步分析中，美国阿波罗登月任务带来的样品只显示了极少量的水，而这些少量的水可能是来自地球的污染。近年来，中国嫦娥五号任务采集的月壤样品为中国科学家进一步探索提供了条件。

图为分散在月球上的含水矿物晶体示意图。AI绘图

近日，中国科学家在国际期刊《自然与天文学》上发表文章，指出嫦娥五号带来的月球样本中发现了一种含有分子水的矿物晶体。这一发现不仅首次验证了月壤中水分子的存在，也揭示了月球上水分以分子水的形式存在。

在月球表面检测中，月球矿物光谱仪作为核心技术仪器，通过测量月球表面反射的特定波长光的能量，可以推断月球表面是否存在“水”。值得注意的是，月球矿物光谱仪检测到的“水”是指矿物中的水分子或甲基。在之前的研究中，科学家们获得了月球表面原点下的“水”含量，1吨月壤中约有120克“水”，但很难区分这些“水”是水还是甲基。

在最新的研究中，科学家们通过精确的单晶衍射和化学成分分析，在月球样本中发现了一种含水矿物，其结构包括由六个水分子组成的分子水，矿物样本中分子水的质量占比高达41%。红外线和拉曼光谱技术明确揭示了分子水的吸收特性，而电荷密度分析进一步确认了分子水中的氢原子。

这种含水矿物的晶体结构类似于地球上罕见的火山口矿物。后者是由热玄武岩与含水和氨的火山气相互作用形成的，说明月球上的含水矿物可能与火山活动密切相关。为了验证上述发现的准确性，研究人员深入分析了含水矿物的成分形成条件，消除了地球污染或火箭尾气作为分子水来源的概率。

这次发现的含水矿物表明，月球上有一种水合盐分子水。与易挥发的水冰不同，这种分子水在月球的高纬度地区非常稳定，即使在太阳直射的地区也可能存在。

对未来人类登月任务及其他太空探索计划的规划，了解月球上的水储量及其分布尤为重要。水不仅是维持生命的关键资源，更重要的是，它可以作为火箭燃料转化为液体氢和液体氧，这为月球成为太阳系深处或更远太空任务的燃料供应站提供了概率。月球低重力和真空环境为从月球发射火箭提供了自然优势，所需的燃料远低于地球，使得月球资源的当地利用在太空探索中占据了核心地位。

随着对这一发现的深入研究，我们有望揭开更多关于月球的秘密，包括分子水的来源和分布，以及如何在月球上有效利用这些资源，这不仅将促进科学的发展，也将为人类在太空中的生存和探索提供新的机遇。