水汪汪的月球？

王世杰 李雄耀

2018年的春節前夕，著名學術期刊《自然：地球科學》刊發了美國太空科學研究所（Space Science Institute）的高級研究員約書亞·班菲爾德（Joshua Bandfield）的一篇文章，稱：“月球上水的存在似乎并不取決于月球表面的組成成分，而且水的分布十分廣泛。”這一發現讓全世界的航天人興奮不已：這是真的嗎？月球上的水可用嗎？月球基地指日可待？其實，關于月球“水”的問題一直以來都存在爭議。在這里，讓我們來揭開它神秘面紗的一角，更好地認識一下月球“水”。

請相信：月球真有水！

一直以來，月球一直被深信是極其干燥的，這很容易從它的出身得以理解：月球形成于一個火星大小的“忒亞”（小天體，用神話故事中月球女神的母親命名）與原生地球碰撞與地球發生的大碰撞。在這一過程中，形成月球的物質經歷高達上千度的高溫蒸發，水等容易揮發的組分都在高真空中逃逸得干干凈凈。但是， 1994年卡萊門汀號雷達在月球極區首先探測到了可能是水冰引起的極化信號增強；為了證實月球極區水冰的存在，1998年月球勘探者號攜帶中子譜儀對兩極進行了探測，發現月球兩極確實存在氫離子的富集。而隨后的卡西尼號、深度撞擊號、月船一號、月球軌道勘查器等探測任務也均發現月球存在水的信號。尤其是月船一號，它所攜帶的高光譜儀獲取大量光譜探測數據，發現月球表面很多區域在2.8微米的紅外波段具有明顯水的吸收特征。班菲爾德就是通過分析這些數據得出了月球表面廣泛存在水的結論。這確實是真的，大量的探測數據已經證實了月球確實存在水。

要知道：彼水非此水！

但是，這里所說的月球“水”并非傳統意義上的水。通常我們我們所說的水是以氣態、液態、固態三種形式存在的自由水。除此之外，水還以和礦物共存，以吸附水、結構水、結晶水、沸石水和層間水的形態存在礦物之中。這其中結構水和結晶水是以成鍵的強結合方式存在。比如：高嶺土（化學式：Al4（Si4O10）（OH）8）和石膏（Ca（SO4）·2H2O）。結晶水在 200～500度的高溫下才會擺脫束縛丟失，而結構水比結晶水的結合更牢固，在更高的溫度甚至晶格被破壞時才會丟失。而只有這種形態的水，才能夠在月球表面的極端環境下保留，因此，Bandfield所發現的月球表面廣泛分布的水是存在于礦物中的結構水。這種形態的水要想利用非常困難，除了結合很強之外，它的含量通常比較低。打個形象的比方，利用月球上這些結構水好比你在沙漠里撿了塊石頭要用石頭里的水一樣。要認清：此水特征！

月球早在30億年前就已經停止強烈的地質活動了，它給我們保留了很多太陽系古老的信息。月球表面廣泛存在的水極有可能形成于太陽風的長期作用，水的保存逃逸特性、氫同位素特征是揭示太陽系水的起源、早期物質組成等重要線索。因此，月球水雖然難以利用，但卻蘊藏著極其重要的科學價值，需要我們進一步挖掘和探索。（（編輯/高緯時）