月球之水哪里來

張唯誠 編譯

在歐洲中世紀的民間傳說中，一只狐貍說服一只狼相信月亮是由新鮮的奶酪制成的，這當然不是真的。大約40年前，當宇航員登上了月球，看到月球表面荒涼得可怕，別說奶酪，連一滴水也看不到。科學家們在研究了宇航員帶回來的月壤樣本后認為：月球上沒有水。他們說，那些月壤“像骨頭一樣干燥”。

但月球上沒有水的說法在后來的研究中越來越站不住腳了，因為人們在月巖樣本中發現了水的痕跡，那是隱藏在月巖中的氫氧基，這種物質由一個氫原子和一個氧原子組成，其含量與水的存在有很大的關系。那是不是表明月球內部其實是有水的呢？

說月球內部含有水，通常使人們想到月球的起源。在目前，最能說明月球起源的觀點是“碰撞說”。這個理論認為，月球形成于一顆和火星差不多大小的行星的碰撞，那次碰撞極其劇烈，足以使地球的相當一部分融化和汽化。在那次碰撞中，地球的一部分被拋入太空，它們和碰撞天體變成無數碎片環繞在地球周圍，一段時間后，那些碎片通過聚合形成了月亮。

科學家模擬了這個過程，他們曾經認為，撞擊后，來自地球的絕大部分水都在太空中消失了，然而最新的研究卻顯示，實際情況可能并非如此，有些水看來是被封閉在月球中了。

在晴朗的夜晚，只要有一架普通的天文望遠鏡，你就會發現，月球表面上遍布著大大小小的隕石坑，它們來自小行星、彗星和隕石的撞擊。仔細觀察，你還會發現，有些隕石坑中有一個小小的山峰，那是由撞擊的反彈導致的。當碰撞發生后，月球表面被砸開了一個洞，有時往往深達幾千千米，于是，月球內部的物質便從洞中涌出來，它們越堆越高，待冷卻后，便形成了一座山。可以想見，如果月球內部含有水，水便會被這種運動帶到月球表面上，它們會隱藏在這樣的山上，所以觀測這樣的山峰或許能夠找到水。

有科學家在《自然-地球科學》期刊上發表文章說，他們的研究證明，這種山上的確存在著水。這個發現來自于美國航空航天局安裝在印度“月球一號”上的一種儀器的觀測，這種儀器名為“月球礦物學繪圖儀”，它觀測到了一個位于布利奧隕石坑中心的一座山峰，發現這座山峰的月巖中含有氫氧基，其含量水平足以和水的存在產生密切的聯系，這表明這個隕石坑中很有可能存在著來自月球深處的水。布利奧隕石坑位于月球赤道附近，直徑大約61千米，是以17世紀法國天文學家布利奧的名字命名的。科學家們認為，在這樣的地方發現氫氧基和此前在月巖樣本中發現的氫氧基形成了相互的印證，足以說明月球內部存在水的科學假設，這對破解月球起源之謎，研究月球內部的物質構成具有重要意義。當然，在開發和利用月球上，它的意義就更不用說了。

然而，月球上的水并不僅僅來自于月球的內部。事實上，水在月球上可以說是無處不在，只是你找不到瀑布、湖泊和海洋，甚至連一滴可供直接飲用的水也找不到。這是怎么回事呢？

人類大規模的月球找水行動，早在20世紀后期就開始了。首先，人們想到的是月極。月極附近較深的隕石坑里不會有陽光照進去，因而那里極冷，能起到收集水和其他易揮發物質的作用。為了在那里找到水，人們想到撞擊月球，即用人造撞擊物沖擊月球表面以揚起隕石坑中的塵土，然后近距離地用光譜儀測出其中是否有水分存在。這樣的實驗已做過多次，如2009年，人們用“月球隕石坑觀測與傳感衛星”撞向月球上的凱布斯隕石坑，其他撞擊月球的還有“月球勘測者號”和“智慧一號”等。2010年3月，科學家發表論文稱，月球南極附近的凱布斯隕石坑的確發現了水，但那些水都隱藏在土壤里，含量有限，大約為1%～5.6%。

那么月極隕石坑中的水又是哪里來的呢？科學家發現，撞擊揚起的物質中除了含有水之外，還有大量物質是彗星和小行星中常有的，如二氧化碳、氨、二氧化硫、甲烷和乙烯等。這表明，月極附近隕石坑中的水很有可能是彗星和小行星帶來的。由于那里極冷，水便被保存在隕石坑中。

除了月球內部、月極隕石坑之外，其他地方會有水嗎？科學家同樣做了實驗，而且答案是肯定的。在月球上，太陽風無時無刻不在撞擊著月球表面，并與月壤發生交互作用。太陽風主要由質子或帶正電荷的氫原子組成。當這些帶電的氫原子以三分之一光速沖擊月球表面時，它們會分解月壤礦物質中的氧價分子，一旦有了游離狀態的氧分子和氫原子，就容易形成水分子了。探測表明，月球表面的土壤里含有微量的水，它們存在于月壤最上層很薄的地方。這些水不斷地產生，又不斷地被蒸發，因而不用科學儀器是看不到它們絲毫的痕跡的。

到目前為止，人類已在月球上找到了三種水，它們分別來自月極附近的隕石坑、月面上的土壤和月球的內部。這三種水會對未來的月球研究和開發起到怎樣的作用呢？人們正在努力探索。