月球內部有水：未來建月球基地的好消息！

水乃生命之源，這句話從古說道今依然是亘古不變的真理！可以說沒有水就沒有今天的你我也不會有地球的億萬生命在地球上誕生繁衍生息了36億年！在人類雄心勃勃的今天、征服太空、遨遊宇宙是不少人的夢想、也是科學家們正在努力研究的事，然而不變的是不管科技如何發達作為生命的我們總還是要新陳代謝對吧？所以水是必不可少的、月球或成為未來人類太空事業的基地和跳板對它的研究是有必要的！

古代火山沉積物的證據表明月球岩漿含有大量的水分，從而加固了月球內部水豐富的想法。圖片版權：Olga Prilipko Huber

自20世紀70年代初阿波羅計劃結束以來，世界各地的人們都夢想著有朝一日我們能回到月球, 並留在那裡。而近年來月球定居的實際建議已經開始形成。結果是大量的關注和研究集中在月球是否有水資源的問題上。

由於像 Chandrayaan-1和月球偵察軌道器（LRO）這樣的任務，科學家們知道月球上有大量的地表冰。然而根據一項新的研究，布朗大學的研究人員發現了月球表面火山沉積物中廣泛存在的水分，這些發現可能表明月球內部還有大量的水源。

他們的研究題為「 遠距離檢測月球火山沉積物中廣泛的本土水 」 ， 布朗研究人員Ralph E. Milliken和帥麗將衛星數據與新的熱分布結合起來，以搜尋極地地區的水跡。在這樣做的時候他們談到了一個關於月球內部水的可能性的長期理論，以及月球如何形成的主要理論。

月球火山口被美國宇航局的月球礦物學繪圖儀所拍攝。圖片版權：：SRO / NASA / JPL-Caltech / USGS / Brown Univ

如前所述，科學家已經知道月球極地地區有大量的冷凍水。然而與此同時科學家們也認為，月球的內部在數十億年前就已經耗盡了水和其他揮發性成分。這是基於廣泛接受的假設，即在火星大小的物體（稱為Theia）之後形成的月球與地球相撞並造成相當數量的碎片。

基本上科學家認為，形成水所必需的任何氫氣都不可能在這種影響的熱度下倖存下來。然而十年前新的科學發現開始出現，引起了人們的懷疑。第一個是 2008年的一項研究，由布朗大學的Alberto Saal領導的研究小組檢測到由阿波羅15號和阿波羅17 號飛機任務回購的火山玻璃樣本中的痕量水。

其次是 2011年的研究（也來自布朗大學）表明這些珠子中的晶體結構如何在地球上含有一些玄武岩礦床。這些發現特別重要，因為他們認為月球的地幔部分可能含有與地球一樣多的水。但問題是這些發現是否代表了規範，還是一個異常現象。

布朗地球環境與行星科學系（DEEPS）的副教授和本文的合著者Milliken在最近的Brown新聞稿中總結到：

關鍵問題是阿波羅樣本是否代表月球內部的大部分條件或代表在另一個」乾燥「地幔中代表異常或可能是異常的富含水分的地區。通過查看軌道數據我們可以檢查未經阿波羅或月神任務取樣的月球上的大型火山碎屑沉積物。事實上幾乎所有的都表現出水的印記，表明阿波羅樣本不是異常的，所以可能是月球的大部分內部是濕的。

水和羥基分子在月球表面上分布的假色複合物。圖片版權：ISRO / NASA / JPL-Caltech / Brown Univ / USGS

為了解決這個問題Milliken和Li查閱了軌道數據，以檢查月球火山沉積物的水跡。基本上軌道使用光譜儀從行星和天文體的表面反射光，看到哪些波長的光被吸收，哪些被反射。因此該數據能夠基於檢測到的吸收線確定哪些化合物和礦物質存在。

然而使用這種技術尋找月球火山沉積物（又名火山碎屑沉積物）的水跡象是一項相當困難的任務。白天月球表面變暖，特別是在火山沉積物的緯度上。正如米利肯解釋的那樣，光譜學家除了化學印記之外，還將吸收熱能，這可能會導致：熱輻射發生在我們需要用來尋找水的波長相同的波長，因此為了說明水是否存在，我們首先需要考慮和消除熱量排放的部件。

為了糾正這一點，米利肯和李建立了他們正在檢查的月球的詳細溫度曲線。然後他們檢查了月球礦物學繪圖儀收集的表面數據，這映射成像儀是印度Chandrayaan-1任務的一部分。然後他們將這種熱校正表面數據與從阿波羅任務返回的樣品進行的測量進行了比較。

彩色區域表示與周圍地形相比較高的含水量，黃色和紅色表示最豐富的含水。圖片版權：米利肯實驗室/布朗大學

他們發現以前映射的月球表面的區域顯示了幾乎所有大型火山碎片沉積物中的水的證據。這包括在獲得月球樣本的阿波羅15和17個著陸點附近的沉積物。至此他們確定這些樣品本質上不是異常的，水分布在月球表面。

此外這些發現可能表明月球的地幔也是富含水的。除了未來的月球基地的好消息和月球定居點的建設之外，這些結果可能會導致對月球如何形成的重新思考。這項研究是帥麗的一部分也是布朗大學最近的畢業生，也是這項研究的主要作者-博士論文。正如他所說的研究的結果：月球之內的水有越來越多的證據表明水以某種方式存在或者是在月球完全凝固之前，小行星或彗星的影響後不久就被帶走了，月球內部水的確切來源仍然是一個很大的疑問。

位於火山礦床的月球水可能是未來月球基地的福音。其他的研究表明水冰在陰影區域在月球兩極存在，但火山碎屑沉積物是在那個可能更容易進入的位置，任何有助於節省未來的月球探險者從家裡（地球）帶來大量的水都是一個很大的進步，我們的結果表明了一種新的選擇。

藍色區域顯示在月球南極的水冰可能存在的位置。圖片版權：NASA / GSFC

NASA，ESA，俄羅斯航天局，印度和中國國家航天局（CNSA）在未來有不缺乏探索月球的計劃，更不用說建立一個永久的基地。知道有豐富的地表水（也許更多的在內部）因此也是非常好的消息，這水可以用來創建肼燃料，這將大大減少單個去月球任務的成本。豐富的當地水源也可以確保為未來的月球前哨提供飲用水和灌溉用水。這也可以通過確保不是所有的物資都不需要從地球運送而降低成本。

最重要的是如何在減少重力的情況下進行植物生長實驗的能力將產生可用於長期任務到火星和其他太陽能體的有價值的信息。可以毫不誇張地說月球上的水是未來太空任務的關鍵。這項研究是由NASA資助月球科學探索研究（LASER）的計劃，旨在提高月球基礎科學和月球探測科學。

原自：布朗大學，原作者：Matt Williams

編譯：中子星，審校：博科園

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