嫦娥五号有“本地水”或发现月球的证据

目前普遍认为，月地表水的来源有三种可能。首先是国外的理论，是太阳风和陨石造成的。这是因为从遥感数据和月球样品的分析数据来看，月球土壤表层的水(羟基)含量高于深层。第二种是内生论，即水从月球内部排出，这是固体岩石行星水源最常见的情况；第三种是月球上的水是太阳系外缘彗星带来的天然水。

近日，嫦娥五号首次获得了月球表面的原位探测数据。研究人员对数据进行分析后发现，嫦娥五号采样区的水含量低于120ppm(百万分之一)，而岩石中的水含量约为180ppm。相关研究成果于1月8日在线发表在《科学进展》期刊上。

“这相当于1吨月球土壤中约有120克水，1吨岩石中约有180克水。”论文第一作者、中国科学院地质与地球物理研究所副研究员林解释道。

"月球上有水这个事实已经被反复强调过很多次了."嫦娥五号钻井分系统飞行控制专家组成员、中国地质大学教授肖龙在接受科技日报记者采访时表示。

半个多世纪以来，科学家们对月球土壤样品进行了研究，利用雷达、中子谱仪、光谱仪等探测设备从月球轨道进行遥感探测，多次在月球上发现“水”的踪迹。在“月球表面原位”(即月球表面)没有近距离探测水的信号。

最新的发现让人们想知道在月球表面原位探测水意味着什么。科学家如何确定水的含量？月球上的水有没有利用价值？

用分光计在月球表面“找水”

肖龙说，科学家此前在100-200公里高度的月球轨道上探测到月球上存在水或羟基。此外，之前的月球样本也检测到了羟基或水的信号。

“嫦娥五号在采集样本的位置附近的月球表面原始位置探测到了水。”肖龙指出，这一次，科学家们从嫦娥五号携带的月球矿物光谱分析仪的谱线信号中检测到羟基位置的响应，然后根据信号特征估计可能的羟基或水分含量。

肖龙说，检测月球含水量的最好方法是在实验室的采样区测试样本。他说：“国内很多单位都申请了月球样品，估计这个问题很快就会有更有说服力的答案。”

月球矿物光谱分析仪的观测对象是采样区内2米见方的月球土壤和一块未带回的岩石。

光谱仪通过发现羟基或水分子的明显吸收特性来检测水。深圳大学教授黄解释说，光是一种电磁波。科学家可以通过光谱仪测量月球土壤或岩石对不同波段电磁波辐射的反射或吸收能力，然后对获得的数据进行处理，确定被测物体的光谱曲线特征，进而确定其含水量。

黄打了个比方，从光谱曲线中检测出羟基和水，就像警察通过指纹比对确定嫌疑人一样。要想知道月球上是否有水，就要看光谱曲线中那些具有特征指示意义的波段是否缺失。光谱曲线中对应于水的缺失波段越严重，被测物体的含水量越多。

“通过分析观测数据中约3微米的光谱特征，可以判断月球表面是否有水，得到大致的含水量。”嫦娥五号光谱仪设计者、中国科学院上海技术物理研究所研究员何志平说。

“嫦娥五号是唯一带回样品并获得月球表面原位光谱数据的探测器。林说，他带回的样品可以分析月球土壤颗粒中水的分布和存在形式

嫦娥五号探测到的水来自哪里？根据对样本的分析，研究人员认为月球土壤中的大部分水分来自太阳风。“太阳风中有大量的氢。当太阳风轰击月球表面时，其中的氢与月球土壤中的氧结合，形成羟基或水分子。”论文作者之一、中国科学院地质与地球物理研究所研究员林说。

肖龙还认为太阳风是月球水的可能来源之一。他解释说，水的形成需要氢和氧，原始月球土壤中的氢含量极低，月球矿物中存在大量的氧，不利于水的直接形成。然而，太阳风主要是氢。“当这种氢注入月球土壤时，它可能与月球矿物中的氧结合，形成水或羟基”。

"另一种可能是彗星带来了水."肖龙解释说，这颗彗星含有大量水冰。当它撞击月球表面时，大部分水冰蒸发并逃逸，但其中一些可能会混入月球土壤并保存下来。

“当然，也不排除原来月球土壤中含有一些水分。”肖龙补充说，前人对阿波罗月球样品做了大量研究，在一些矿物中发现了少量的水，这可能是来自月球内部的原始水，但含量极低。

目前普遍认为，月地表水的来源有三种可能。中国科学院国家天文台研究员平劲松总结，第一种是外来的，即太阳风和陨石带来的。这是因为从遥感数据和月球样品的分析数据来看，月球土壤表层的水(羟基)含量高于深层。第二种是内生论，即水从月球内部排出，这是固体岩石行星水源最常见的情况；第三种是月球上的水是太阳系外缘彗星带来的天然水。

与月球土壤中120ppm的含水量相比，岩石中的含水量为180ppm。那么岩石中的水来自哪里，比月球土壤中的水更多？研究人员推测，多余的水可能是月球内部的水。

黄还认为，多余的水可能来自月球内部。这是因为上文中报道的被测物体是陨石撞击开挖溅射的岩石，形成于月球深部，并且这块岩石有疑似喷孔，其含水量高于周围月壤，为月球表层水的内生理论提供了有力证据。

这一研究成果具有重要意义。

确认月球上是否存在水，估算水的具体含量，对于建设“月球研究站”至关重要。所以这次发现的水，可以为人类所用吗？

平劲松表示，岩石结晶水、表面水分子或羟基、表面一定深度下的水冰、更深处存在的液体水层、深部岩石缝隙里的液态水等，都可能是月球上水的存在形态。

与普遍意义上的液态水不同，“这次光谱仪探测到的‘水’，指的是矿物里的水分子或者羟基，在一定条件下才能转化为我们熟悉的水。”林红磊解释道。

肖龙解释说，水一般是自由态的，容易被分离和提取出来，稍微加热就可以让水蒸发出来。而羟基的提取难度就大得多了，它们基本存在于矿物内部，与其他原子紧密结合在一起，需要破坏矿物的结构之后，才能被分离出来，实用性自然没办法与水相比。以目前月球光谱遥感数据波段的覆盖范围，还无法区分这两种存在形式。

“而且月球矿物里无论是水分子还是羟基，目前都还没有直接的应用价值。”黄少鹏说，试想把1吨的石头“吃干榨净”，得到的水或羟基也只够装满1个小型白酒瓶（125毫升），而且这项艰巨的任务还得在月球上完成。

但即便如此，黄少鹏也指出“这项成果具有重大科学意义”。他说，水是生命之源，此前科学家都是通过遥感卫星或采回的月球样品探测到水，而这是第一次在月球现场实时“看”到了水；此外，这项研究提供了内生月表水存在的重要证据，从而指明了探测月球水资源的一个重要方向；最后，水在月球、地球以及行星演化中具有重要作用，这项成果对于研究太阳系的起源和演化具有重要的理论意义。