“水分子现身月球光照区 但离成为“资源”还有很大距离”

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2019年4月15日，nasa声称月球大气和粉尘环境探测器检测到了流星体撞击月球时产生的水蒸气。 图为科学家制作的概念图。 美国航空航天局

地球这个蓝色的行星，依赖于大量珍贵的液态水，孕育着繁荣的生命。 但是，距离地球只有38万公里的月亮，贫瘠，寸草不生。

月球上有水吗？ 科学家从未停止过探索的脚步。 此前科学家推测，月球背面阴暗的陨石坑中可能隐藏着冰块。 目前，两个最新的研究证实了月光面上也可能存在水。
10月26日《自然天文学》宣布，美国国家航空航天局( nasa )依赖平流层红外天文台索菲亚，在月球光照区月球南半球的克拉维斯环形山表面首次检测到水分子。
这个发现表明，水不仅可能分布在黑暗的月亮背上，也可能分布在整个月亮表面。 换言之，即使被太阳照射，水也可以存在于月球表面。
月光照射的面上的水从哪里来？ 这次的发现会改写至今为止的月球水的起源理论吗？ 月光面上的水资源可以被我们利用吗？
6微米带发出水分子信号
准确地说，这并不是月球上首次发现水。
月球上可能存在水的线索，在水成分的新闻中拼凑了几个方面。 南京大学天文与空间科学学院教授周礼勇告诉科技日报记者，科学家通常通过光谱遥感探测水分子信号，但水冰光谱在2微米带附近，具有显著的特征，因此科学家通常以这些特征寻找月球上的水
1998年，美国航天局的月球探测器搭载了中子光谱仪，在月球北极检测到了氢的丰富度。 这可能来自水，也可能来自含氢物质。
对科学家来说，在受太阳照射、温度高的地区是否存在水更是备受青睐。
在月球光照射区发现水的线索，到2009年为止，在印度的月球1号、nasa的深度撞击号、卡西尼号三个不同的探测器上，在太阳照射的月球表面发现了像水一样微弱的痕迹，但究竟是水还是水成分的羟基。
当时，这些探测器的分光器的工作波段大多在可见光到近红外线的范围内，只能用2.8 3.0微米波段的反射光谱吸收带评价检测出的物质。 羟基、水在3微米带附近有不同的吸收特性，但当时的探测器无法覆盖这个区域，因此科学家无法评价探测到的物质是羟基还是水分子。
有观点认为月球表面存在羟基，羟基结合后氢变成水，但由于宇宙中存在大量的氢，有羟基的话基本上可能有水，但有羟基的话不一定有水分子。 周礼勇说。 我想决定分辨羟基和水分子，但是没有办法。 水分子的6微米带有独特的辐射信号，这是完全没有羟基的特征。
但是，检测这个红外波段非常困难，现在的月球探测器没有配备能够检测6微米红外波段的分光器。 因为地球大气中的水蒸气会屏蔽这个波段的光，所以地面观测器很无力。 因此，让飞机带着分光器飞到适当的高度进行探测，会是个好出口。 完成这次特殊任务的索菲亚是改装后的波音747sp喷气客机。 搭载望远镜的观测波段覆盖5~8微米，最适合在6微米波段寻找水分子。
年8月，在美国夏威夷大学获得博士学位的凯西·霍尼鲍尔及其合作者，使用搭载在索菲亚的红外望远镜，观测到了月球正面月球南半球高纬度的克拉维斯撞击坑一带。 结果表明，他们在辐射光谱中发现了6微米带的辐射信号，证明了那里存在水分子。
在比撒哈拉沙漠干燥100倍的
日光照射的月表中，水分子难以保存。 此次勘探数据显示，水被困在月球表面的土壤中，浓度为100万%至400，相当于每月土壤中含有100 400毫升的水。 凯西指出比撒哈拉沙漠干燥100倍。 但是，准确的含水量还需要进一步验证。 因为这个评价是基于月球表面的时间、地点的注意结果。
令人费解的是，这些水分子是如何保存的？
有一种构想，认为也许是运送水的彗星从远离太阳的地方撞击月球，将彗星的水以某种形式捆绑在月球上。 但是，太阳风中的氢与月球表面的氧反应形成羟基，也有可能与氢离子结合形成水分子。 周礼勇说，当含水彗星等撞击月球表面产生的能量融化月球表面的岩石和土壤，熔化物迅速冷却成玻璃体时，来自彗星的水将被封闭，可以在月球表面严酷的环境中长时间存在。
另一种可能性是水在月球上原生。 周礼勇认为，按照目前主流的观点，月球的形成过程不含水。 除了距离太阳2~3个天文单位外，在雪线以下的温度下，水以固体的形式参与行星的形成过程，并保存在行星上。 地球和月球距离太阳只有一个天文学单位，逻辑上没有水，所以地球上的水源至今仍是科学家研究的重要问题。 月球本身是否含有天生的水，与月球的起源和经验的地质演化密切相关。
2009年10月，美国航天局月球陨坑观测和传感卫星( lcross )探测器的一部分撞击月球南极附近的阴影区域，通过撞击羽流检测到水分子的证据，证明阴影区域存在冰。
美国科罗拉多大学博尔德分校的保罗·海尼等人的研究人员计算了约4万平方公里的阴影面积，其中60%位于月球南极。 研究人员认为这些地区有捕获水的能力。 也就是说，如果这个4万平方公里的地区有水分子，那么冰的总量相当于几十亿公里的水，现实中是怎么样的呢？ 需要进一步验证。
此外，还需要明确分布和存储结构
。 对探索月球的人类来说，水是非常宝贵的资源。 如果宇航员需要在太空停留半个月以上，如果月球上有可利用的水资源，就不需要花大量资金从地球运水。 另外，随着人类深度空探测步伐的加快，将来对遥远天体的探测需要建立中继站。 水被分解为氢和氧，成为火箭燃料的原料，也能应对宇航员的呼吸呼吁。 如果月球上有足够的水，就可以作为人类深度空探测的立足点。 关于应用前景，周礼勇对未来充满期待。
目前，从地球向月球运送瓶装水的价格为3.5万美元，有数据显示，如果能够开发月球水资源，月球探测价格将大幅下降。
但是，没有大气层保护，月表太阳照射面的水源可以利用吗？ 另外，这还需要明确水在月表中的分布范围、埋藏深度、是否会长期残留等。 周礼勇认为，月表水是否可用、如何利用、水含量是否足够高、在那些地区是否丰富、是否达到开采水平、水在月表中的储存机制是什么、使用什么技术来比较有效地收集水
这些发现确实令人兴奋，有研究和应用前景，但价格还难以预料。 周礼勇说。 (记者金凤)