月球上到处都是“水”，但不是你想象的那样

在人类探索太空的漫长征途中，寻找液态水一直是一项重要议题，因为液态水是判断一个星球是否存在外星生命的重要指标，曾经有不少关于在宇宙中探测到水的踪迹的消息让人们屡屡燃起寻找地外生命的希望。

最近，美国国家航空航天局（NASA）发布了一条关于月球的“令人兴奋”的消息。正如许多人猜测的那样，这一发现与月球表面的水有关。这项新研究不仅提供了迄今为止月球上存在水冰的最充分证据，而且表明这种宝贵的资源就分布在月球表面，包括一些暴露在阳光直射下的区域，以及一些处于极端低温条件下的永久阴影区。

这项发现重新定义了我们对月球的了解，以及这颗地球天然卫星储存水的能力。水是珍贵的自然资源，长期以来，科学家们一直怀疑月球上存在冰冻水，尤其是两极。但新研究提供了迄今为止最明确的证据，在月球受阳光照射的表面探测到了真正的水分子。研究人员还发现了大量被称为“冷阱”的阴暗角落，其中可能隐藏着冰冻的水。

科学家在月球受到阳光照射的区域发现了水分子的迹象

水冰在月球上的存在不仅在纯粹的科学角度上十分重要，而且对未来月球表面的任务也有重大的影响。NASA即将进行的“阿耳忒弥斯”任务的一个重要目标，就是收集并带回月球南极地区的水冰。现在看来，这一目标比以往任何时候都更有可能实现。更重要的是，月球存在丰富的水冰意味着我们可以就地获取水源。这对未来的月球探险家或殖民者来说无疑是个极好的消息了。

精确扫描月球表面的水分子

由于缺乏大气保护，月球直接受到太阳射线的影响，因此人们一直认为月球表面是干燥的。直到20世纪90年代，轨道飞行器在月球南极附近的大型陨石坑中探测到明亮的斑点，暗示了水冰存在的可能性。之后在2009年，从印度“月船一号”航天器上搭载的一台NASA成像光谱仪传回的数据中，科学家发现了与月球表面反射光线中同样的情况，显示了数十个似乎充满水冰的小陨石坑。2016年，残留的水冰痕迹被认为是月球轴心倾斜的证据。

月球上的冷阱示例，这些区域永久地出于阴影中

然而，尽管有诸如此类的发现，但月球上存在水分子的实际证据仍然只基于3微米的光谱特征——科学家用来识别物质的独特“条形码”。这里涉及一个问题，由于技术上的限制，在这个波长下，科学家无法知道这到底是水分子，还是矿物中的羟基。

为了克服这一局限性，科学家利用“平流层红外天文台”（Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy，简称SOFIA）对月球表面进行了新的测量。SOFIA其实是一架改装后可在高空飞行的波音747大型喷气式飞机，配备了一台2.7米的反射望远镜。利用这台望远镜，研究人员检测到了6微米波长下有别于其他羟基化合物的水分子光谱特征。这种特征出现在月球南半球的高纬度地区，显示水含量在100至400ppm（百万分之一）之间。根据NASA的新发现，这大致相当于一瓶355毫升的水分散在一立方米的月球表面土壤中。

令人难以置信的是，这些水是在阳光直射的地方发现的。这些水可能储存在月球表面的玻璃状晶粒中，或保存于尘埃颗粒之间，免受太阳光线照射的影响。这项研究是第一次“充分地”探测到月球表面的水分子，不同于之前在3微米波长下观察到的可能会混淆为羟基化合物的特征。

羟基化合物可以由太阳风中的质子与月球上的氧气分子（如岩石中所含的氧气）碰撞而形成，而水的形成则更加困难。因此，月球上的水可能是通过不同的过程形成的，比如古代月球的火山活动，或是由撞击月球的小行星和彗星等物体带来。在展望未来的工作时，科学家希望能看到更多的SOFIA数据，或者其他能够进行6微米扫描的仪器所探测的数据，以绘制月球表面水分布的全部范围。