NASA在月球上发现水!嫦娥三号之前说月球没有水是怎么回事?

一直以来,人们就很好奇月球上是否存在水,阿波罗任务时的测量结果显示月球上非常干燥,在2016年,我国的嫦娥三号也测量了月球地表水含量,得到了一个历史最低值,比阿波罗登月时的测量还要低两个数量级,基本说明月球表面没有水。

然而NASA最新的研究,平流层红外天文台(SOFIA)在月球南半球的一个火山口首次检测到水分子,浓度为百万分之100~412,是撒哈拉沙漠中水分含量的百分之一,但是月球上水的产生原理和储存方式还有待研究。

平流层红外天文台是一架波音747SP改装的移动式红外线天文台,能在地面15000米的上空飞行,从而最大限度降低大气层对观测结果的干扰,SOFIA能检测到水分子特有的6.1微米波长;而月球南半球的Clavius火山口是地球上能见到的最大火山口,直径225公里,此次检测到的水分子就是存在于Clavius火山口中,这一发现改变了人们对月球的看法,对未来的月球探索有着重要意义。

需要说明的是,以往人们对月球表面水分的检测,基本都是检测羟基(OH)的浓度,这种检测方式无法区分是水中的羟基还是其他分子中的羟基,只能说检测到的羟基浓度越高,存在水的概率就越大,当羟基浓度低于一定数值时,基本就可以说没有水。

嫦娥三号的登陆点在月球北半球的“雨海”区域,这是一个38亿年前形成的撞击坑,检测数据低于每立方厘米10^4个粒子,说明月球存在水的概率极低。

根据月球的形成理论,月球刚形成时绝大部分物质处于熔融状态,温度非常高,在这样的条件下,水极易蒸发逃逸,而且月球已经有超过30亿年没有大气层,液态水更不可能存在。

但是在月球两极附近,月球表面保持着较低的温度,阳光照射也很微弱,这给月球土壤锁住水分子创造了条件,也成了科学家在月球上寻找水分子的重要场所;在过去的几十年间,NASA的其他探测器在月球两极发现过水合作用的迹象,但无法区分是水分子还是其他分子。

此次SOFIA甚至还在阳光照射的位置发现水分子,研究人员认为,没有大气层的月球,水应该会流失到太空中去,那么月球上一定有某种特殊的作用锁住了水分子,或者有未知方式产生水分子,比如:

(1)落在月球表面的微陨石可能携带水分子;

(2)太阳风把氢分子传播到月球表面,与月球土壤中的氧分子发生作用产生了水分子;

(3)撞击月球表面的微陨石产生的辐射,也可能将羟基转化为水。

月球表面水分子的储存也有两种猜测:

(1)微陨石撞击的高温产生细小的孔状结构,水分子可以被这些孔状结构锁住;

(2)水分也可能储存在月球土壤之中,避免了阳光的照射。

月球是人类移民外太空的第一跳板,有着极其丰富的核聚变材料(氦-3)资源,未来月球是航天大国的必争之地,此时在月球表面发现的水分子虽然浓度非常低,但并不排除在月表之下存在更多的水,这对月球探索来说意义重大。