NASA約你去月球表面曬日光浴，看風景，吃棒冰，約不約？

插曲

這可以說是今年天文界最重大的新聞和發現，完全顛覆了人類之前對於這個問題的看法。事實上，今天早上在微頭條上第一時間轉發這個美國宇航局（NASA）公布的最新發現後，被受過嚴格傳統學院教育的審核員判定為「胡說八道」。經過反覆申述，得到的答覆是「無法驗證該消息是否屬實」，看來除非我能帶回一瓶來自「月球」的水或者教科書被重寫，否則我這樣的「異端邪說者」僅被處以禁言而不扣分已經是法外開恩了。

月球上有水，但絕對不是這個樣子的

也難怪那些科學素養極高的頭條審核們，換做是，如果有人在昨天發表這一「奇談怪論」的話，那估計不僅僅是讓他禁言了，直接沉塘、炮烙都有可能。

NASA使用其SOFIA同溫層紅外天文觀測機在月球向陽面發現了水分子的特殊波長紅外線

月球的向陽面有水

1969年，當第一批阿波羅太空人登上月球時，月球表面被認為是完全乾燥的。在過去的20年中，人類發射了一批月球極地軌道飛行器和撞擊器，例如NASA的月球隕石坑觀測和感知衛星，證實了位於月球兩極附近，那些處於永久陰影的隕石坑內有水以固態冰的存在。 但是，從來沒有一個人會「瘋狂」地認為在月球的向陽面也有水的存在。更何況這一情況很有可能並不是一起孤立事件，而是一個普遍現象。

利用世界上最大的空中天文臺——平流層紅外天文臺（Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy，SOFIA），美國宇航局在周一宣布了他們首次在月球的向陽面發現了水，而不僅限於陰影處。該發現表明水可能被分布在整個月球表面大約3800萬平方公裡（差不多四個中國那麼大）的土地上。根據初步的研究，科學家認為，這些水可能儲存於月球土壤玻璃珠狀結構的內部。每一個蓄水空間可能比原子筆筆珠的還要小。根據美國宇航局發布的數據，科學家推算該處每一立方米月壤中所含有的水在萬分之一到萬分之四之間，差不多一罐可樂的水量（約350毫升）。雖然該數量僅是地球上最乾旱的撒哈拉沙漠土壤水含量的百分之一。但是考慮到廣闊的月面面積，總含水量依然可觀。更重要的是，這是位於一片荒蕪，沒有空氣，最高溫度可以達到攝氏120度的月球向陽面。

克拉維斯隕石坑內水分子的大致分布

一立方米月球土壤中所含的水大概就是這聽可樂那麼多

SOFIA是在靠近月球南極的克拉維斯隕石坑（Clavius Crater）中檢測到水分子（H2O）的。克拉維隕石坑是月球表面人類可以看到的最大隕石坑之一。先前對月球表面的觀察發現了某種形式的氫原子化合物的存在，但科學家們無法區分是它是來自水分子還是其化學上的近親羥基（OH）。該研究成果已被發表在最新一期的《自然》雜誌天文學期刊（Nature Astronomy）上。

克拉維斯隕石坑在月球表面的位置

站在前人肩膀上的SOFIA

這次發現是建立在過去多年研究月球上水的研究基礎上的。除了前述的月球隕石坑觀測和感知衛星之外，包括「卡西尼」號土星探測器項目和「深撞擊」彗星探測任務，以及印度的Chandrayaan-1任務在內的數個太空飛行器，以及美國宇航局位於地球表面的紅外望遠鏡設施，都對月球表面上大範圍觀察，都發現了月球向陽面存在水合作用的跡象。 但是，這些太空飛行器都無法明確地區分氫原子的存在形式是H2O還是OH，通俗一點講，就是不知道那是水還是清洗下水道的清潔劑。

SOFIA為科學家們提供了觀察研究月亮的新方法。它是一架經過改裝的波音747SP噴氣客機，可在地表上空13700米的地方飛行。飛機上配備的直徑2.69米（106英寸）的望遠鏡能夠避開地球大氣層中99%的水蒸氣，從而可以更清晰地在紅外波段觀測宇宙。SOFIA是NASA和德國航空航天中心的聯合項目。由NASA的Ames研究中心與總部位於馬裡蘭州哥倫比亞市的大學空間研究協會以及斯圖加特大學的德國SOFIA研究所合作管理SOFIA項目科學研究任務的計劃和執行。該飛機由位於美國加利福尼亞州帕姆代爾的NASA阿姆斯特朗飛行研究中心進行維護和運營。

SOFIA一個基於改裝過的波音747SP的空中紅外波段天文觀測平臺，通過高空飛行避開大氣層對於紅外線觀測幹擾

使用其「用於SOFIA望遠鏡的微弱物體紅外照相機（Faint Object infraRed CAmera for SOFIA Telescope，FORCAST）」，SOFIA能夠在月球向陽面的克拉維斯隕石坑內檢測到水分子獨有的紅外波長，即6.1微米，並發現其相對令人驚訝的濃度。

SOFIA所攜帶的直徑2.7米的紅外觀測望遠鏡

非主項也能拿金牌

SOFIA的設計初衷是為了觀察遙遠的昏暗物體（如黑洞，星團和星系），用它來觀察地球唯一的衛星——夜空中最大、最近，也是最明亮的天體，並不是它擅長的工作。在觀星任務中，望遠鏡操作員通常使用一個導向攝像機跟蹤恆星，從而將望遠鏡穩定地鎖定在其觀測目標上。但是，月亮是如此接近和明亮，以至於充滿了導向攝像機的整個視場。由於沒有可以跟蹤的恆星，因此之前人們不清楚SOFIA望遠鏡是否能夠可靠地鎖定月球上的某個特定區域。為了確定是否可行，操作人員決定於2018年8月嘗試進行對月球進行觀察。

科學家們在SOFIA內部進行天文觀測

事實上，這是SOFIA首次觀察月球，科學家甚至不確定是否能獲得可靠的數據。但是，由於想迫切解開月球上是否有水的秘密，他們不得不孤注一擲，反正就算失敗，也不會壞到哪裡去。誰知道「無心插柳，柳成蔭」，這第一次嘗試就有了今天公布的重大發現。這一成果正鼓舞著NASA的天文學家們計劃更多的飛行以進行更多的觀察。

SOFIA的後續飛行將在月球向陽面的其他地點以及不同月相時刻尋找水的存在，以了解有關水的形成、存儲和傳輸過程的更多信息。這些數據將會被添加到未來的月球探測任務中，例如美國宇航局的「揮發物研究極地探索漫遊車（Volatiles Investigating Polar Exploration Rover，VIPER）」，以建立首個月球水資源圖，供未來人類探月之用。

NASA將要送上月球的「揮發物研究極地探索漫遊車」有一個大大的「嘴巴」用於呼吸月球上的"大氣「

疑問依然存在，前路仍然漫漫

人們通常認為由於沒有厚厚的大氣層，被陽光照射到的月球表面不應該有水存在，因為月表的水都會被蒸發流失到太空中。既然，實際觀察結果和我們的常識相反，這些水肯定是通過某種方式來到了月球，並在這裡留了下來。

關於第一個問題「水從哪兒來？」有兩種可能的答案。第一種是這些水來自那些和月球碰撞的隕石。這些隕石可能攜帶著少量水，並在撞擊過程中將這些水散布和滲入月球表面土壤中。另一種可能性是一個兩步的化學過程：首先，來自太陽的太陽風將氫傳送到月球表面，並與月壤中的含氧礦物發生化學反應，從而產生羥基；接著，來自微隕石撞擊的輻射可能會將這些羥基轉化為水。

隕石撞擊月球可能會帶來寶貴的水

光化學反應是另一種生成月球水的可能性

第二個問題「如何存儲水或使其積聚？」也是個有趣的值得探討的問題。水可能會被鎖在月壤中由隕石撞擊產生的高熱量所形成的微小球狀結構中。另一種可能性是，水被隱藏在月球土壤的顆粒之間，沒有被陽光直接照射。從人類將來從月壤中提取水的角度，後一種情況要比從球狀結構中得到水更容易。

在解決了上述問題後，下一個重要的問題就是如何開採和利用這些水資源。

在同一期《自然》雜誌天文學分刊中，還刊登了一篇使用理論模型和美國宇航局「環月偵察軌道飛行器（Lunar Renaissance Orbiter）」的數據所作的論文，指出那些分布在太陽無法照到、溫度低於冰點的地方，以固體冰形式存在的水可能遍布月球表面各處，遠超我們之前的想像。

美國在2009年發射的環月偵察軌道飛行器繪製了月球98%面積的3D地圖，按照目前狀況它將超期服役16年到2026年

意義和影響

作為地球上，70%的身體重量都是水的智慧生物，我們知道水不僅是生命的起源之地，也是維持生命不可或缺的要素。因此，對於即將擺脫「搖籃」蹣跚前行的人類而言，水是太空探索不可或缺的資源。儘管我們目前還不知道由SOFIA發現的月球土壤中的水是否很容易獲取。但這至少為就地取水帶來了希望。目前，人類正在計劃重返月球並在那裡紮根殖民。根據NASA的「阿爾忒彌斯（Artemis，希臘神話中的月亮女神）計劃，該機構將在2024年將第一位女性和下一位男性送上月球表面，並在2030年在月球建立永久性基地。

按計劃，阿爾特彌斯3號將在2024年將兩名太空人（一名女性）送上月球，並逗留一周時間。

無論是對於科學研究還是探險家本身，水都是寶貴的資源。如果我們可以利用月球上的現成水資源，那麼我們就可以在每次任務中攜帶更少的水，而把有限的載荷質量和空間留給進行科學研究的設備。月壤有水的重大發現對於人類探月計劃的研究方向和後續發展必將產生重大影響。因為除了水本身，我們還能通過分解它製造氫和氧。前者可以為我們提供能源；而後者就不用我說了吧。相信，阿爾忒彌斯計劃一定會致力於進一步驗證水的存在，並且想辦法能夠對其進行採集和利用。也許有一天，我們就會看到類似電影《沙丘》中的香料採集車那樣的月球採水車在月面緩慢行駛。

NASA關於其月面永久性前哨基地的構想圖，月球上水的存在對於永久基地的維持至關重要

電影《沙丘》中香料採集車在荒涼的沙漠中採集對於宇宙航行至關重要的香料，這一幕會變成月球上的現實嗎？