中國月球照片與美國阿波羅照片的最大區(qū)別，不是有沒有人，而是有沒有灰。
阿波羅照片上的月球總是灰撲撲的，像是走進(jìn)了一家水泥廠。而嫦娥的月球照片上，地面似乎有點(diǎn)“板結(jié)”，土壤被扒開時(shí)顯現(xiàn)清晰的邊界，不膨松，有潮濕的感覺。
難道月球表面也有水？
答案是否定的。月球表面沒有水，這是半個(gè)世紀(jì)以來科學(xué)界的共識(shí)。嫦娥五號(hào)采樣器翻開月壤“潮濕”的印跡應(yīng)該是陽光折射的光影效果。
阿波羅月球照片看起來有許多灰
月球表面發(fā)現(xiàn)水
然而中國科研團(tuán)隊(duì)在對嫦娥月球樣品進(jìn)行研究后，發(fā)現(xiàn)礦物表面存在大量“太陽風(fēng)成因水”，其水含量至少為170ppm。這是科學(xué)家第一次拿到月球表面含水的直接證據(jù)，并且水的含量出乎預(yù)料的多。
ppm是計(jì)量學(xué)單位，1ppm指“百萬分之一”，170ppm表示在1噸（100萬克）月壤中含有170克水。
礦物水含量和氫同位素比值
一直以來，月球都被認(rèn)為極其干燥，因?yàn)樗械乃急惶枴皶窀伞绷?。月球表面白天的溫度超過120 ，大氣壓為0，即便你在月球上潑一盆水，它也會(huì)迅速蒸發(fā)成水蒸氣，水分子被強(qiáng)烈的太陽射線分解成氫原子和氧原子，再被太陽風(fēng)吹拂到太空中去，最后一滴都不會(huì)剩下。
月球表面水會(huì)蒸發(fā)分解后消失
阿波羅計(jì)劃月球樣本遭到污染
在1968至1972年間，美國通過阿波羅登月計(jì)劃先后6次把12名宇航員送上月球，這些宇航員總共從月球表面取回超過380公斤的巖石和土壤標(biāo)本。美國科學(xué)家通過對這些樣本進(jìn)行分析后說月球表面并不是一點(diǎn)水都沒有，它多多少少還是有些水分子。但這個(gè)結(jié)果很快就被推翻——因?yàn)檫@些帶回來的標(biāo)本都被污染了。
最開始的時(shí)候，研究人員在實(shí)驗(yàn)室徒手拿著月巖進(jìn)行觀察，也不戴口罩，空氣中的大量物質(zhì)附著在月巖表面，導(dǎo)致分析結(jié)果出現(xiàn)偏差，甚至鬧出過“月球有細(xì)菌”的笑話。
阿波羅月球樣本受到污染
直到后期，阿波羅團(tuán)隊(duì)才設(shè)法更嚴(yán)格地隔離月球樣本。但由于飛船從返回、開艙再到樣本取出都是在海面和軍艦上進(jìn)行，當(dāng)時(shí)的條件很難做到完全密封，地球的空氣還是可以接觸到月巖和月壤。
我們在日常生活中都有這樣的經(jīng)驗(yàn)：水是無孔不入的，哪怕你很小心地保管食材，過些日子它還是受潮了。海平面的空氣中大約含有1%的水，海洋表面的空氣濕度更大，幾乎所有阿波羅飛船帶回的樣品都受到影響，因此五十年以來NASA所有關(guān)于月巖表面氣體和水的研究結(jié)論都被打上問號(hào)。
阿波羅飛船都在海面回收和開艙
蘇聯(lián)科學(xué)家1978年發(fā)表論文說，他們在“月球24號(hào)”探測器采集的月球地下巖石樣本中發(fā)現(xiàn)水的含量高達(dá)0.1%，并且確認(rèn)樣本被保護(hù)得很好，沒有受到污染。由于這個(gè)數(shù)值實(shí)在“離譜”，西方許多人表示不相信。
科學(xué)家通過間接的辦法找水
水被認(rèn)為與生命的形成直接相關(guān)，有水才有產(chǎn)生生命的基礎(chǔ)。地球上的水從哪里來？月球上什么地方可能還有水？未來的太空基地和星際旅行能不能直接從月球取水？既然直接證據(jù)不靠譜，科學(xué)家就只能通過間接手段在月球表面找水。
印度飛船上的美國設(shè)備發(fā)現(xiàn)月球有水
2008年，印度“月船一號(hào)”探測器發(fā)射升空，美國宇航局在這個(gè)探測器上安裝了一臺(tái)“月球礦物學(xué)測繪儀”和一個(gè)月球撞擊器，通過分析月球反射光譜來探測月表礦物屬性。
許多人會(huì)開玩笑說，水就是“氫氧化氫”，因?yàn)樗肿邮怯蓛蓚€(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成，通常寫成H2O，它也可以寫成H-OH，（-OH）在化學(xué)里被稱作“羥基”，它有獨(dú)特的光譜特征，科學(xué)家經(jīng)常通過觀察羥基的光譜來判斷水的存在。
“月船一號(hào)”在月球許多地方發(fā)現(xiàn)了羥基，特別是在月亮南北兩極的撞擊坑里，水的信號(hào)尤其強(qiáng)烈。
月球南北兩極探測到大量水冰
不只是“月船一號(hào)”，實(shí)際上包括嫦娥繞月探測器在內(nèi)的許多探測器，以及在地球飛行的“平流層紅外天文臺(tái)（SOFIA）”都探測到月球表面水的信號(hào)。2020年10月26日美國宇航局確認(rèn)月亮被陽光照射的表面也有水，但我們就是沒有直接證據(jù)證明它有水、有多少水，水從哪里來以及水的形態(tài)。
中國月壤研究后來居上
2022年3月，NASA開發(fā)了一臺(tái)新設(shè)備，用來“打開一個(gè)月球新樣本”，據(jù)稱這是由阿波羅17號(hào)宇航員采集的，與之前的樣本不同，它被密封在兩個(gè)金屬真空容器里達(dá)50年之久，保持了月球表面的狀態(tài)，沒有受到地球空氣污染。
美國到2022年才想辦法打開了密封樣本
NASA科學(xué)家認(rèn)為阿波羅17號(hào)新樣本里邊可能含有月球表面的氣體，還可能有水和二氧化碳，但在分析結(jié)果公布前我們并不知道具體有什么。
嫦娥五號(hào)從月球取樣比阿波羅計(jì)劃晚了近50年，得益于新技術(shù)的運(yùn)用和更加周密的計(jì)劃，使中國科學(xué)家能更早地獲得月表水含量的直接證據(jù)。
中科院地球化學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)對嫦娥五號(hào)月壤樣本開展了深入細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)月壤礦物表層中含有大量羥基物質(zhì)，證實(shí)月表礦物是水的重要“儲(chǔ)存庫”。這些水大多富集在月壤的表層，170ppm的數(shù)值遠(yuǎn)高于月球內(nèi)部水的含量，因此科學(xué)家認(rèn)為月表水其實(shí)來自太陽。
嫦娥五號(hào)月壤礦物表面發(fā)現(xiàn)水
月球表面水來自太陽
太陽是一顆巨大的氫氣恒星，在太陽大氣層里，有許多氫原子在極高的溫度下被電離成質(zhì)子和電子，這些質(zhì)子和電子被太陽磁場拋向太空，形成太陽風(fēng)。
太陽風(fēng)會(huì)被地球磁場偏轉(zhuǎn)，它到不了地面。月球沒有磁場，所以太陽風(fēng)的質(zhì)子會(huì)高速撞擊月球表面。質(zhì)子是氫的原子核，一些質(zhì)子速度非常快，它們有足夠的能量破壞月壤表面氧化物的共價(jià)鍵，并與氧結(jié)合形成羥基，這就是月球表面水形成的原因。
太陽風(fēng)高能量質(zhì)子轟擊月面產(chǎn)生水
需要注意的是，月表水的“多”僅僅是相對于月球深層而言。即便是地球上最干燥的沙漠，其表面沙子的含水量也接近1%，下方的濕沙層含水更多，你在沙漠里挖1噸沙能分離出十幾公斤水，比月表170ppm高出好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
另外有一點(diǎn)，“含水”并非指游離態(tài)的水分子而是含有羥基，這有點(diǎn)類似于地球上的“水合物”。比方說我們熟知的和田玉，它的化學(xué)成分為Ca2(Mg,Fe2+)5[Si8O22](OH)2，因?yàn)楹?個(gè)羥基，從某種角度上講和田玉也含“水”，只是這里的水不能被生物直接利用。所以想在月球上種菜的朋友還是需要再等一等。
我們的科學(xué)家在月壤里找到了水，還有科學(xué)家堅(jiān)持說月球很干燥，沒有水，其實(shí)他們都沒有錯(cuò)。
#嫦娥五號(hào)月壤礦物中發(fā)現(xiàn)高含量的水#
參考資料與圖片來源：
央視新聞：“我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)嫦娥五號(hào)月壤礦物中存在高含量的水”
美國公共廣播電臺(tái)：“NASA剛剛打開了一個(gè)50年前從月球上采集的真空密封樣本”
SPACE.com：“這是官方的——在月球上發(fā)現(xiàn)了水”
NASA：阿波羅計(jì)劃
維基百科：月球水，地球大氣，羥基，太陽風(fēng)
