NASA放出重磅消息，吊了一星期胃口終於宣布：月球上有水資源
2020-10-27 姿勢分子knowledge每當取得了一項突破性發現，並且找到充分證據的時候，科學家們總是會興奮地第一時間將自己的成就向全世界宣布。哪怕只有相對可靠的證據，或者論文僅僅是發表在了arxiv這種預印本網站上，他們都要忍不住先要昭告天下。
但這一次，NASA卻反其道而行之。在差不多一個星期前，他們就在官網上宣布，要在當地時間本周一中午12:00宣布一條關於月球的重磅消息，頗有電影預告片吊足觀眾胃口、吸引觀眾觀看的味道。
等了許久，我們真的沒有失望，這個消息，確實非常重磅……
立下功勳的「飛機」
時至今日，人類已經建立了口徑達500米的地基望遠鏡，也發射了遠在幾百公裡外的太空望遠鏡。但是，這一次立下戰功的，是一臺搭載於飛機上的望遠鏡——SOFIA。
SOFIA全稱叫做紅外天文學平流層天文臺，其實本質上是一架波音747客機。科學家在它的側面打開了一個洞，將一臺巨大的反射式望遠鏡放置進去，就改造成了一臺先進的天文觀測設備。
SOFIA既不留在地面，也不逃離大氣層，而是能夠擺脫大部分地球大氣層，在空氣相對非常稀薄的11000米高空飛行。既能夠減少大氣層對來自宇宙紅外線99%的幹擾、給觀測提供了非常好的觀測條件，也能夠大幅降低觀測成本，並且觀測任務也更加靈活。
看起來它似乎不倫不類，但實際上SOFIA的優勢非常明顯，它在歷史上也為人類立下過汗馬功勞。它曾經發現了火星上的氧氣，探測到了宇宙中的分子鍵，這些都是天文學上最重要的發現。
這一次，正是憑藉著SOFIA的強大能力，NASA再一次獲得了更加重磅的發現——他們在月球上找到了水！
月球上的生命之源
我們知道，液態水對於生物來說至關重要，是生態環境中各種化學反應的重要溶劑，也是生物新陳代謝必不可少的物質。地球上最早的生命，也是起源在海洋之中。因此，不論是在其他天體尋找系外生命，還是確定人類的宇宙殖民地，水都是最重要的因素。
我們已經在火星上發現了水，也基本確定木衛二、土衛二、冥王星等天體表面以下的巨大液態水海洋。但是，在距離我們最近的大天體月球上，我們卻始終認為那裡沒有水，而是一片完全荒蕪、貧瘠的死寂的世界。
事實上，早在2009年的時候，科學家就曾經在月球上發現了水的蹤跡。只不過，當時科學家是在3微米的紅外波段下進行觀測的，這裡就有一點點爭議，因為除了水分子之外，它還可能來自於同樣由氫和氧組成的含羥基化合物。
如今利用水分子所特有的不同波長，科學家們才終於下了結論，將最後一點點疑慮消除，確定了2009年的發現。
獨特的水分子結構
和羥基不同的是，如果在6微米的紅外波段進行探測，那麼科學家將會在水分子中看到一條獨特的特徵，那就是必須由兩個氫原子和一個氧原子才能產生的H-O-H的彎曲振動。
為此，NASA戈達德太空飛行中心的天文學家Casey Honniball和他所率領的科學家團隊，在發現了這個特徵後，決定利用這個波段把最後的爭議消除。
可是問題在於，目前人類正在對月球進行探測的所有設備，都不具備在這個波段進行觀測的能力。在地面上，我們倒是有可以在紅外波段進行探測的望遠鏡，但地球的大氣層就像是一道厚厚的屏障，遮住了它們的視線。於是，SOFIA成為了不二之選。
Honniball介紹說：「SOFIA是目前運行或者計劃運行的唯一一個能夠進行這些觀測的天文臺……SOFIA飛到了地球99.9%水蒸氣的上方，這裡允許6微米的光通過並且被我們測量到。幸運的是，SOFIA的FORCAST儀器恰好能夠對月球進行觀測，並且進行6微米波長的觀測。」
水！找到水了！
但是，對於SOFIA來說，它還要面臨一個挑戰。在此之前，它的工作更多地是進行深空探測，放大那些極遠極暗的天體。如果用它來觀測月球，不僅僅是殺雞用牛刀，而且會導致月球被放得太大，無法看到整體。
為此，研究人員在2018年進行了測試，確定SOFIA是否具備觀測的能力。雖然結果不甚滿意，但是由於太關心月球表面是否有水，他們決定忽略那些劣勢，進行了水的探測。
功夫不負有心人，經過探測，SOFIA的FORCAST儀器真的在月球南半球的克拉維烏斯環形山附近發現了研究團隊渴望見到的證據，那就是只能由H-O-H彎曲振動產生的發射線。而且，根據他們的分析，這裡水的豐度達到了約百萬分之100至400，這和11年前在3微米波段探測到的結果完全一致！
（圖片說明：克拉維烏斯環形山）
沒有疑問了！我們終於確定了月球上的水資源！
雖然這個水的濃度並不高，只有地球撒哈拉沙漠的1/100，但這仍然值得興奮。也許在未來，我們還能發現更多的月球水資源，但我們今天終於邁出了第一步！
接下來問題也出現了：這些水是從何而來、又是以怎樣的形式存在的呢？
極端氣候下月球的水資源
研究人員指出：月球表面的水可能有兩個來源
- 來自於隕石的撞擊，隕石帶著自己的水資源入駐月球；
- 太陽風中的氫和月表的氧結合成為羥基，然後在隕石撞擊的過程中轉化為水。
當然了，鑑於月球表面的環境，水資源是不可能像地球一樣形成江河湖海這種形式的。月球表面沒有大氣層，水資源要麼冰封在表面，一旦接收到足夠的陽光就會升華，無法以液態形式存在。
我們注意到：不管是哪種形成來源，都離不開隕石的撞擊。在撞擊的過程中，月表的一些物質就會被融化，但也會迅速冷卻。在這個過程中，水分子就被固定在這裡，留在了月球表面，這就是Honniball認為的水在月球表面存在的可能形式之一。
除此之外，科羅拉多大學博爾德分校的天文學家Paul Hayne在另一項研究中心的成果也是其中一種可能性。他認為，月球南極的隕石坑中有一些永久陰影區域，這裡緯度本來就高，而且邊緣和中心區域落差太高，導致陽光永遠無法射進去。在一些隕石坑裡，甚至出現了-163℃的極低溫，很難想像，這個溫度就出現在地球旁邊的月球上。
根據Hayne等人的研究，月球表面大約有4萬平方公裡的區域處於這樣的陰影中，其中60%都分布在南極。在這裡，水不僅是結冰那麼簡單，還會硬得像一塊石頭，並且在長達10億年的時間內都被冰封在這裡。
人類的寶貴資源
我們都知道，NASA正在緊鑼密鼓地進行著阿爾忒彌斯計劃，其中最重要的一個環節就是載人登月項目，以及在10年內建立月球基地的宏偉藍圖。在這個過程中，人類勢必要在月球表面逗留相當長的一段時間。在這種情況下，完全從地球攜帶水資源是非常困難且高成本的。
如今，科學家們在月球表面發現了水資源，就可以幫助太空人就地取材，建立月球基地，並為未來更好地開發月球資源奠定重要的基礎。
再過差不多一個月，我國的嫦娥五號就要發射升空了，不知道它是否會臨時增加針對NASA本次發現的研究。不管怎麼樣，相信我國的嫦娥五號探測器也將發現更多月球的秘密。人類距離建立月球基地，可能真的不遠了！
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NASA官宣了：月球上有水，而且不只存在於低溫不見光的區域
NASA官宣了：月球上有水存在。很多科學家都是有了新發現立刻昭告天下展示自己的功績，而NASA則是吊了一波胃口，在一周之前就說要在當地時間本周一中午12:00宣布一條關於月球的重磅消息，有點像電影的預告片。 -
NASA宣布的重大發現竟然是……
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「月球是溼的！」NASA正式宣布在月球上發現水
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NASA研究發現月球上或有大量水資源
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