“嫦娥五号”“实锤” 月球有水
“嫦娥五号”“实锤” 月球有水，近日，中国的“嫦娥五号”给我们带来了一个惊喜。经过专家的分析之后得到了一个结论：1吨月壤中大概含有120克的水，“嫦娥五号”“实锤” 月球有水。
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近日，嫦娥五号首次获得月表原位探测数据，科研人员进行数据分析得出，嫦娥五号采样区的水含量在120ppm（百万分之一）以下，而岩石中的水含量约为180ppm。这相当于1吨月壤中大约含有120克水，1吨岩石中大约含有180克水。
嫦娥五号钻取子系统飞控专家组成员、中国地质大学教授肖龙在接受科技日报记者采访时表示，“月球存在水的事实，已经被多次‘实锤’了。”
半个多世纪以来，科学家研究过月壤样品，还采用雷达、中子谱仪、光谱仪等探测设备，从月球轨道进行遥感探测，数次发现月球上“水”的芳踪。唯独没有在“月表原位”（即月球表面）近距离探测水的信号。
此次最新发现不禁令人好奇，月表原位探测到水意味着什么？科学家是如何确定水含量的？月球上的水是否存在利用价值？
肖龙说，此前科学家曾在100—200千米高度的月球轨道上，探测到了月球存在水或羟基的信号。此外，从以往的月球样品中，也检测到了羟基或水的信号。
“嫦娥五号则是在月表原位靠近采集样品的位置探测到水的。”肖龙指出，这次科学家是从嫦娥五号携带的月球矿物光谱分析仪的光谱谱线信号中，检测到羟基位置有响应，再根据信号特征估算出了可能的羟基或水含量。
肖龙表示，探测月球水含量的最好办法，还是对采样区的样品进行实验室检测。他说：“国内很多单位都申请到了月球样品，估计这一问题很快就会有更为令人信服的答案。”
光谱仪靠发现羟基或者水分子的明显吸收特征来探测水。深圳大学教授黄少鹏解释道，光是一种电磁波，科学家可以通过光谱仪，测量月壤或岩石对不同波段电磁波辐射的反射或吸收能力的强弱，再对获得的数据进行处理，确定被测对象的光谱曲线特征，再确定其含水量的多少。
嫦娥五号探测到的水是从哪来的呢？研究人员结合样品分析认为，月壤中的水绝大部分来自太阳风。“太阳风里有很多氢。当太阳风轰击到月面，其中的氢与月壤里的氧结合形成了羟基或者水分子。
肖龙也认为，太阳风是月球水的可能来源之一。他解释道，水的形成需要氢和氧，原始月壤中氢的含量极低，且大量的氧存在于月球矿物中，这不利于直接形成水。但是太阳风中主要是氢，“当这些氢注入月壤中时，就可能与月球矿物中的氧结合形成水或羟基”。
“另外还有一种可能，就是彗星带来了水。”肖龙解释说，彗星中含有大量的水冰，当其撞击月面后，绝大部分水冰都蒸发逃逸了，但还有一部分可能混入月壤中，保存了下来。
“当然也不排除原始月壤中就含有部分的水。”肖龙补充道，前人对阿波罗月球样品进行了大量的研究，在一些矿物中发现了少量的水，它们可能是来自月球内部原始的水，只不过含量极低。
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对于全人类来说，探月永远都是令人心生向往的，而随着时代和科技的进步，人类对探月的认知不仅仅只停留在“嫦娥奔月”的神话故事中，而是由人类自己开拓了这一项神圣而又伟大的事业。当月球首次出现了人类的足迹后，这一项艰巨的任务就开启了，不过直到如今，能够真正实现探月的国家一只手都可以数得出来。而在少有的几个国家中，只有美国是真正意义上的完成了载人登月任务。尽管如此，我国在探月任务中也在兢兢业业的不断探索，近些年来也逐渐向美国追赶。而近日，中国的“嫦娥五号”给我们带来了一个惊喜。
经嫦娥五号发现“月球水”
最近嫦娥五号更新了一组探测数据，数据中包含月表原位探测相关数据，经过专家的分析之后得到了一个结论：1吨月壤中大概含有120克的水，这也就意味着在月球上也是有水存在的。中国探测月球使用的是探测器，而嫦娥五号在2020年11月24日时发射进入轨道，在12月1日在月球着陆，一天之后完成了对月球的采样，而后在12月7日完成探月任务拿着采样成果回到了地球，这就是我国第一批月球采样样本。
在此之前我国都没有获得过月球样本，因此此次探月行动是具有历史性意义的，对于我国推进月球探索工作有着极为重要的作用，同样对于全人类的探月工程也是突出意义，因为上一次采集月球样本回到地球的任务是在44年前。而此次发现的“月球水”也是在这一次的样本中发现的。
中国起步晚、起点高
多年来，虽然科学家们对月壤进行了深入全方位的探究，但始终没有获得突破性进展，没有信号能证明月球有水的存在。而此次在嫦娥五号采集的样本中成功探测到了水，这是一项极为关键的成果，而嫦娥五号也是全球唯一一个成功将月球表面光谱数据带回到地球的探测器。经过分析之后，科学家得出“月球水”的三个来源可能。首先是来自太阳风，其次是来自彗星，最后是来自于月球内部排放。
我国虽然比美国等西方国家的航天工程起步晚，但同时我国却拥有较高的起点，所以在追赶西方国家的过程中，也是较为顺利和快速的。我国在载人航天、探月工程等领域都有着极为出色的科研成果，且能力越来越突出及成熟，在起步晚的情况下还能在多个尖端领域达到遥遥领先的地位。
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近日，中科院地质地球所行星科学团队在《科学进展》上发表论文，研究结果显示嫦娥五号探测器发现月壤、月岩中存在微量水，这是人类月球原位探测的重大发现，也让月球上是否有水的争议尘埃落定。那么，月球上的水来自哪里？是否可以为人类所用呢?
嫦娥五号采样区背景图和水含量
月球是否有水争论多年
月球是距离地球最近的大型天体，古时候人类对月球有着美好的想象，编织出如梦似幻的神话故事。然而，天文学家早就发现月球是一个没有大气，遍布陨石坑的“死星”。尽管如此，1952年氘的发现者、美国化学家哈罗德·尤里提出了月球上的永久阴影区可能存在水或类似的挥发性物质。
虽然当时人类没有能力探测和验证这一推测，但上世纪60~70年代的美苏探月和登月竞赛，为月球找水提供了可能。1969年，阿波罗11号载人飞船首次登月成功，但无论是月面仪器还是航天员带回的样品，都没有发现月球有水的证据。一时间，月球是干燥无水的星球成为共识。
美国航天员在月球上展示国旗
这一时期，苏联通过“月球16号”“月球20号”和“月球24号”3次成功的取样返回探测任务，采回了约300克月壤月岩样品。苏联科研人员通过分析月壤样品发现，月壤中存在微量的水。
事实上，“阿波罗”任务取回的样品也有类似发现，但美苏检测到月壤中水的含量都很低，更重要的是，都无法排除月壤返回地面后接触水蒸气的可能性，也就导致不能肯定地宣布月球上有水存在。
“阿波罗”载人登月任务中取回的月球岩石样本
随着遥感技术的进步，以及上世纪90年代月球探测的回潮，月球找水进入新阶段。1994年，美国科研人员通过克莱门汀探测器的雷达对月球两极进行了探测，发现疑似冰存在的证据。1998年，美国“月球勘探者号”通过伽马射线仪和中子频谱仪，探测到月球极区富含氢元素，为水的存在提供了旁证。
随后，各国加大探测力度，美国月球勘测轨道飞行器用更灵敏的种子探测器和莱曼-α探测器，在月球南极环形山中探测到水和羟基信号。印度“月船一号”上的M3探测器也在月球极区发现了羟基信号。2009年，美国使用LCROSS探测器撞击月球，携带的红外和紫外分光计发现了水和羟基信号。然而，3微米的红外波段不能区分水和羟基，无法作为不可辩驳的证据。
实际上，月球上的水不止存在于永久阴影区。2020年，美国宇航局宣布，SOFIA在2018年8月的飞行观测中，发现月球南部克拉维乌斯环形山附近有6毫米红外辐射。SOFIA是一个携带2.5米望远镜的波音747飞机，而6毫米红外光是水分子受热振动产生的，这个发现证明月球表面存在水分子而不仅是羟基。
SOFIA平台发现月球存在水分子
SOFIA发现克拉维乌斯环形山附近的水浓度为100~400ppm，也就是每吨月壤含有100~400克水。不过，月球有水的最新证据，是来自 “嫦娥五号”。
月球克拉维乌斯环形山
美国找到月球有水的证据，不是来自SOFIA这个地球同温层观测平台，就是月球轨道上的环绕器，而“嫦娥五号”软着陆对月壤进行原位探测，估算出了月壤含水约为120ppm，月岩含水量约180ppm，这是人类首次通过原位探测证明月球有水，算是实锤了月球有水存在的证据。
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。
航天员从月球上采集到的玄武岩
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。
蓝色区域显示月球南极可能存在水冰的位置
暴露在阳光下的月壤、月岩中存在水，固然是科学上的重大发现，但在工程上尤其是人类未来建设月球基地，甚至是月面制取推进剂，这么低的含水量显然缺乏实用价值，因此，人类要利用月球上的水，还得深入月球南北极的永久阴影区。
未来，我国“嫦娥七号”将携带飞跃探测器，对月球极区陨石坑的阴影区进行原位探测，我们期待它带来更劲爆的好消息。
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