嫦娥五號石錘“月球有水”引爆國際輿論，近日，嫦娥五號首次獲得月表原位探測數據，科研人員進行數據分析得出月壤中含水，嫦娥五號石錘“月球有水”引爆國際輿論。
嫦娥五號石錘“月球有水”引爆國際輿論1
近日，中科院地質地球所行星科學團隊在《科學進展》上發表論文，研究結果顯示嫦娥五號探測器發現月壤、月岩中存在微量水，這是人類月球原位探測的重大發現，也讓月球上是否有水的爭議塵埃落定。那麼，月球上的水來自哪裏？是否可以爲人類所用呢?
嫦娥五號採樣區背景圖和水含量
月球是否有水爭論多年
月球是距離地球最近的大型天體，古時候人類對月球有着美好的想象，編織出如夢似幻的神話故事。然而，天文學家早就發現月球是一個沒有大氣，遍佈隕石坑的“死星”。儘管如此，1952年氘的發現者、美國化學家哈羅德·尤里提出了月球上的永久陰影區可能存在水或類似的揮發性物質。
雖然當時人類沒有能力探測和驗證這一推測，但上世紀60~70年代的美蘇探月和登月競賽，爲月球找水提供了可能。1969年，阿波羅11號載人飛船首次登月成功，但無論是月面儀器還是航天員帶回的樣品，都沒有發現月球有水的證據。一時間，月球是乾燥無水的星球成爲共識。
美國航天員在月球上展示國旗
這一時期，蘇聯通過“月球16號”“月球20號”和“月球24號”3次成功的取樣返回探測任務，採回了約300克月壤月岩樣品。蘇聯科研人員通過分析月壤樣品發現，月壤中存在微量的水。
事實上，“阿波羅”任務取回的樣品也有類似發現，但美蘇檢測到月壤中水的含量都很低，更重要的是，都無法排除月壤返回地面後接觸水蒸氣的可能性，也就導致不能肯定地宣佈月球上有水存在。
“阿波羅”載人登月任務中取回的月球岩石樣本
隨着遙感技術的進步，以及上世紀90年代月球探測的回潮，月球找水進入新階段。1994年，美國科研人員通過克萊門汀探測器的雷達對月球兩極進行了探測，發現疑似冰存在的證據。1998年，美國“月球勘探者號”通過伽馬射線儀和中子頻譜儀，探測到月球極區富含氫元素，爲水的存在提供了旁證。
隨後，各國加大探測力度，美國月球勘測軌道飛行器用更靈敏的種子探測器和萊曼-α探測器，在月球南極環形山中探測到水和羥基信號。印度“月船一號”上的M3探測器也在月球極區發現了羥基信號。2009年，美國使用LCROSS探測器撞擊月球，攜帶的紅外和紫外分光計發現了水和羥基信號。然而，3微米的紅外波段不能區分水和羥基，無法作爲不可辯駁的證據。
實際上，月球上的水不止存在於永久陰影區。2020年，美國宇航局宣佈，SOFIA在2018年8月的飛行觀測中，發現月球南部克拉維烏斯環形山附近有6毫米紅外輻射。SOFIA是一個攜帶2.5米望遠鏡的波音747飛機，而6毫米紅外光是水分子受熱振動產生的，這個發現證明月球表面存在水分子而不僅是羥基。
SOFIA平臺發現月球存在水分子
SOFIA發現克拉維烏斯環形山附近的水濃度爲100~400ppm，也就是每噸月壤含有100~400克水。不過，月球有水的最新證據，是來自 “嫦娥五號”。
月球克拉維烏斯環形山
美國找到月球有水的證據，不是來自SOFIA這個地球同溫層觀測平臺，就是月球軌道上的環繞器，而“嫦娥五號”軟着陸對月壤進行原位探測，估算出了月壤含水約爲120ppm，月岩含水量約180ppm，這是人類首次通過原位探測證明月球有水，算是實錘了月球有水存在的證據。
水的來源依舊存爭議
月面白天溫度最高可達160攝氏度，夜間最低能降到零下180攝氏度。在這樣嚴酷的環境下，液態水早就蒸發殆盡。那麼，月球上的水到底來自哪裏呢？
首先我們要知道，月球上並沒有直接發現遊離的液態水或冰，甚至沒有發現主要成分是羥基的礦物，無論是遙感還是原位探測，月球上的水是通過水分子和羥基的紅外信號，折算出來的含水量，這些“水”很可能是月球礦物晶格中的結晶水和結構水，或以其他詭異的狀態苟延殘喘。
更進一步說，月球表面的含水量是微乎其微的，月岩180ppm的含水量相當於1噸月岩中只有180克水，這點水不要說和大多數地球土壤相比，就是和乾燥的沙漠對比都少得可憐。沙漠中沙子的含水量每噸一般在2公斤到十幾公斤，而月壤中的水不到地球沙漠含水量的1/10。
目前，科研人員對月球上水的來源提出了3種不同說法：
第一種推測，月面的水是太陽風吹來的。太陽風不僅會吹走火星大氣，它也含有大量的氫，當太陽風吹到月球表面時，太陽風中的氫和月壤礦物中的氧結合形成羥基甚至水分子，並在月壤中保存下來。科研人員認爲，月壤中大部分的水是太陽風吹來的。
第二種假說，月面的水是彗星撞來的。來自外太陽系的彗星含有大量的水冰，它們進入內太陽系在陽光照耀下揮發，但也有些彗星撞擊到月球，帶來寶貴的水。彗星撞擊時絕大部分的水都蒸發逃逸不復存在，但也可能有一部分水滲入月壤，保存下來成爲月壤中的水。
第三種猜測，月球岩石本身就含有水。固態星球礦物含水本就順理成章，以近期湯加火山大噴發爲例，火山噴發的氣體中絕大多數都是水蒸氣。科研人員在“阿波羅”取回的月球樣品中，發現部分礦物中含有極少的水，可以支持這個猜測，而嫦娥五號着陸器發現月岩含水量遠高於月壤，尤其是它探測的那塊月岩，本身形成於月球深處，是隕石撞擊濺射出來的，這爲月球水的內生說提供了有力證據。
航天員從月球上採集到的玄武岩
綜上所述，月球上的水既可能是太陽風吹來的，也可能是月球形成時岩漿本身就有的，還可能是彗星等深空天體撞擊帶來的。根據“嫦娥五號”的探測分析結果，月壤中的水絕大部分是太陽風貢獻的，而月岩的水多數應該是岩漿凝固前就有的。
月球取水還得看極地
月球有水的喜訊聽到了多次，但較真地說，目前月球有水，還只是對水分子甚至羥基進行光譜探測的結果，最多隻能證明月球表面存在水分子，要說存在水蒸氣、水冰，甚至是液態水等貨真價實的遊離水，仍然有待發現。
水是生命之源，雖然科學探測發現月球上有水，但在嚴酷的環境下月球無法誕生生命。即使如此，水的存在也讓月球成爲了一個別具吸引力的地方。很多人甚至一些科研人員寫的論文都在大膽暢想，如果能有效開採和利用月球上的水，將能幫助航天員維持在月球上的活動，甚至製取氫氧推進劑，服務載人登陸火星的計劃。
美國商業公司表示，要利用月球上的水製取推進劑，爲深空探測器、載人飛船和靜止軌道衛星補加推進劑，讓月球上的水成爲有利可圖的資源。
儘管如此，美國SOFIA和“嫦娥五號”對月面探測找水的結果，都表明月面的水含量太低，直接從月壤製取水的難度和成本太高，至少在月球探測和開發初期是缺乏經濟價值的。
另外，目前的遙感探測表明，月球兩極的永久陰影區應該存在豐富的水資源。雖然月球極區存在水冰或富含揮發水的礦物，還只是根據遙感探測數據的合理猜測，但月球基地永久陰影區的含水量要比SOFIA和“嫦娥五號”探測的.月面中低緯度地區高很多。
藍色區域顯示月球南極可能存在水冰的位置
暴露在陽光下的月壤、月岩中存在水，固然是科學上的重大發現，但在工程上尤其是人類未來建設月球基地，甚至是月面製取推進劑，這麼低的含水量顯然缺乏實用價值，因此，人類要利用月球上的水，還得深入月球南北極的永久陰影區。
未來，我國“嫦娥七號”將攜帶飛躍探測器，對月球極區隕石坑的陰影區進行原位探測，我們期待它帶來更勁爆的好消息。
嫦娥五號石錘“月球有水”引爆國際輿論2
近日，嫦娥五號首次獲得月表原位探測數據，科研人員進行數據分析得出，嫦娥五號採樣區的水含量在120ppm（百萬分之一）以下，而岩石中的水含量約爲180ppm。這相當於1噸月壤中大約含有120克水，1噸岩石中大約含有180克水。
嫦娥五號鑽取子系統飛控專家組成員、中國地質大學教授肖龍在接受科技日報記者採訪時表示，“月球存在水的事實，已經被多次‘實錘’了。”
半個多世紀以來，科學家研究過月壤樣品，還採用雷達、中子譜儀、光譜儀等探測設備，從月球軌道進行遙感探測，數次發現月球上“水”的芳蹤。唯獨沒有在“月表原位”（即月球表面）近距離探測水的信號。
此次最新發現不禁令人好奇，月表原位探測到水意味着什麼？科學家是如何確定水含量的？月球上的水是否存在利用價值？
肖龍說，此前科學家曾在100—200千米高度的月球軌道上，探測到了月球存在水或羥基的信號。此外，從以往的月球樣品中，也檢測到了羥基或水的信號。
“嫦娥五號則是在月表原位靠近採集樣品的位置探測到水的。”肖龍指出，這次科學家是從嫦娥五號攜帶的月球礦物光譜分析儀的光譜譜線信號中，檢測到羥基位置有響應，再根據信號特徵估算出了可能的羥基或水含量。
肖龍表示，探測月球水含量的最好辦法，還是對採樣區的樣品進行實驗室檢測。他說：“國內很多單位都申請到了月球樣品，估計這一問題很快就會有更爲令人信服的答案。”
光譜儀靠發現羥基或者水分子的明顯吸收特徵來探測水。深圳大學教授黃少鵬解釋道，光是一種電磁波，科學家可以通過光譜儀，測量月壤或岩石對不同波段電磁波輻射的反射或吸收能力的強弱，再對獲得的數據進行處理，確定被測對象的光譜曲線特徵，再確定其含水量的多少。
嫦娥五號探測到的水是從哪來的呢？研究人員結合樣品分析認爲，月壤中的水絕大部分來自太陽風。“太陽風裏有很多氫。當太陽風轟擊到月面，其中的氫與月壤裏的氧結合形成了羥基或者水分子。
肖龍也認爲，太陽風是月球水的可能來源之一。他解釋道，水的形成需要氫和氧，原始月壤中氫的含量極低，且大量的氧存在於月球礦物中，這不利於直接形成水。但是太陽風中主要是氫，“當這些氫注入月壤中時，就可能與月球礦物中的氧結合形成水或羥基”。
“另外還有一種可能，就是彗星帶來了水。”肖龍解釋說，彗星中含有大量的水冰，當其撞擊月面後，絕大部分水冰都蒸發逃逸了，但還有一部分可能混入月壤中，保存了下來。
“當然也不排除原始月壤中就含有部分的水。”肖龍補充道，前人對阿波羅月球樣品進行了大量的研究，在一些礦物中發現了少量的水，它們可能是來自月球內部原始的水，只不過含量極低。
嫦娥五號石錘“月球有水”引爆國際輿論3
對於全人類來說，探月永遠都是令人心生嚮往的，而隨着時代和科技的進步，人類對探月的認知不僅僅只停留在“嫦娥奔月”的神話故事中，而是由人類自己開拓了這一項神聖而又偉大的事業。當月球首次出現了人類的足跡後，這一項艱鉅的任務就開啓了，不過直到如今，能夠真正實現探月的國家一隻手都可以數得出來。而在少有的幾個國家中，只有美國是真正意義上的完成了載人登月任務。儘管如此，我國在探月任務中也在兢兢業業的不斷探索，近些年來也逐漸向美國追趕。而近日，中國的“嫦娥五號”給我們帶來了一個驚喜。
經嫦娥五號發現“月球水”
最近嫦娥五號更新了一組探測數據，數據中包含月表原位探測相關數據，經過專家的分析之後得到了一個結論：1噸月壤中大概含有120克的水，這也就意味着在月球上也是有水存在的。中國探測月球使用的是探測器，而嫦娥五號在2020年11月24日時發射進入軌道，在12月1日在月球着陸，一天之後完成了對月球的採樣，而後在12月7日完成探月任務拿着採樣成果回到了地球，這就是我國第一批月球採樣樣本。
在此之前我國都沒有獲得過月球樣本，因此此次探月行動是具有歷史性意義的，對於我國推進月球探索工作有着極爲重要的作用，同樣對於全人類的探月工程也是突出意義，因爲上一次採集月球樣本回到地球的任務是在44年前。而此次發現的“月球水”也是在這一次的樣本中發現的。
中國起步晚、起點高
多年來，雖然科學家們對月壤進行了深入全方位的探究，但始終沒有獲得突破性進展，沒有信號能證明月球有水的存在。而此次在嫦娥五號採集的樣本中成功探測到了水，這是一項極爲關鍵的成果，而嫦娥五號也是全球唯一一個成功將月球表面光譜數據帶回到地球的探測器。經過分析之後，科學家得出“月球水”的三個來源可能。首先是來自太陽風，其次是來自彗星，最後是來自於月球內部排放。
我國雖然比美國等西方國家的航天工程起步晚，但同時我國卻擁有較高的起點，所以在追趕西方國家的過程中，也是較爲順利和快速的。我國在載人航天、探月工程等領域都有着極爲出色的科研成果，且能力越來越突出及成熟，在起步晚的情況下還能在多個尖端領域達到遙遙領先的地位。
