一文看懂：月球表面發現有冰的直接證據，人類移居月球還要多久？

月球北極地區冰照片

以上視頻為美國月球勘測軌道器拍攝的月球南極存在氫氣的證據。

綜合外媒8月21日報道，研究人員對美國和印度的月球飛船獲取的數據進行重新分析，然後與計算機模擬數據相比較，得出月球南北兩極的陰影區域里存在冰，且冰佔據月球陰影覆蓋面的3.5%左右。

此次研究是人類首次發現月球表面存在冷凍水分子，這一重大發現刊登在《美國科學院院報》上。

美國研究人員20日發表在《美國科學院院報》雜誌上的論文

長期以來，科學家一直懷疑月球上存在固態水，但一直沒有直接證據證明這點。此次研究人員的最新發現，無疑是人類探索月球水源征途中的里程碑。

月球陰影區有固態水，對人類意味著什麼？是否暗示著月球有生命？這些冰可以做什麼？企鵝號「專業主義」帶你梳理月球表面發現有冰的相關資訊。

科學家是如何在月球表面發現冰的？

有8名來自美國各研究所和各大學的研究人員，共同署名完成了在《美國科學院院報》上的這篇論文。

論文提到,研究人員通過分析了印度月船1號（Chandrayaan-1）航天器上的月球礦物學測繪儀（M3）數據，對月球南北兩極的陰影區域數據進行了再次深入研究。

月球偵察軌道器飛行在月球附近探索。

印度首個繞月探測器「月船1號」10月31日發回其所拍攝的首批地球照片

2008年10月22日，印度月船1號發射升空，主要任務是對月球表面成分進行成像，其中包括:永久陰暗區域和富含易揮發性物質區域；對太陽風表面交互反應進行成像;對由於空間侵蝕風化造成的月球表面地磁異常的成像分析;研究空間侵蝕風化現象。

而月船1號攜帶的月球礦物學測繪儀則通過測量反射分子的波長，來描繪月球地質進化歷程中表面礦物質分布特點。可惜的是，月船一號隔年就失聯了，直到2017年，美國宇航局才找到它。

月球陰影面圖

「冰在月球表面顯得非常獨特，隨著波長越來越長，反射卻越來越低，這明顯與月球表面材料反射規律相反。」參與此次研究的夏威夷大學李帥（Shuai Li，音譯）博士說道。

麥格理大學（Macquarie University）的行星科學家克雷格·奧尼爾（Craig O"Neill）表示，這些數據提供了月球表面有冰的確切證據。

有沒有可能不是冰而是別的東西？

早在1994年，美國宇航局的太空船克萊門汀號就帶回過月球數據，暗示月球陰影面有冰的可能性，但當時只檢測到氫等間接證據，並沒有直接證據證明是冰，那些間接證據很可能是由於其它現象造成的。

為了確定氫的來源，過去10年里，李博士和組員們一直在分析NASA不同月球探測儀所採集的數據，通過比對發現，月球最北端和最南端的一些隕石坑表面，有微小的冰塊和岩石混合在一起。

探測儀繪製的（a）北部和（b）南部極地地區年度最高溫度圖，圖中綠色和青色是冰的分布

為了搞清這些「冰塊」究竟是OH還是冰還是H2O的其它形式（液體吸附、液態、礦物質包含等），研究人員特地用了近紅外光譜反射儀（NIR）來區分幾者。據悉，三者的波長不同，很容易區別。因此，研究人員排除了是其它物質的可能性。

關於月球上的水還有什麼發現？

2018年2月，美國空間科學研究所（Space Science Institute）發現，在月球表面，OH與H2O相比，OH的反應性更強。

2017年9月，專家們繪製了月球第一張水圖，聲稱固態水存在於月球表面的任何地方。

同月，專家們發現月球表面所含的水量遠超我們的想像，這表明，月球內部可能蘊藏著更多的水，即月球的地幔可能富含水。

這些水源有何作用？

2018年5月29日，在阿德萊德舉行的全球太空專家年會上，歐洲航天局表示，人類將經濟活動擴大到低地球軌道以外的地方，月球是「正確的選擇」，儘管火星仍然是「最終目的地」。

NASA現已取消資源勘探者漫遊飛行任務

Elon Musk和SpaceX的「大獵鷹火箭」宇宙飛船在月球基地的插圖。

這也意味著之後登月者不必從地球上攜帶水，可以直接加工月球的水。專家表示，這些冰還可以轉化成氫和氧，用作火箭燃料和呼吸。

這些冰從哪來？為啥那麼斑駁？

夏威夷大學李帥博士表示，僅憑現在的數據並不能判斷這些冰從哪來，但他猜測，這些很可能來自多年前撞擊月球的彗星。這也就解釋了為何月球表面的冰呈斑點狀，與其它星體斑塊狀不同。

與其它太空物體的碰撞使得月球表面出現凹凸不平的隕石坑，會將冰等外來物質帶入月球。

月球南極

也有說法稱這些冰是太陽風導致，太陽噴發高能量粒子，和月球表面物質引起化學反應，產生氣體，這些氣體凝結回地表，成為冰。

據悉，月球極地地區的溫度極低（-163.15℃），起到了「冷阱」的作用。

為了能真正了解冰的起源和進一步探討月球是否有生命存在，李帥博士希望能有一輛月球車登陸月球，對月球兩極地區的冰進行實地採樣。

此次發現月球有冰的意義

研究人員表示，此次使用的光譜技術，能夠區分不同種類的水，包括地表水、地下水和被礦物質包裹的水。該技術可能會對探測水星和穀神星（太陽系中最小的、也是唯一位於小行星帶的矮行星）是否有水有巨大幫助。

水星、穀神星和月球彼此不同，但有一個重要的相似點——他們的軸線都略有傾斜，進而導致極地地區有窪地，這些窪地常以隕石坑的形式出現。由於其獨特的形狀，一部分隕石坑位於陰影區，這是科學家探尋水的首選之地。

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