1972年12月，阿波羅17號登月艙宇航員哈里森·施密特在月球行走。難以想象，圖片上干燥的月球土壤中竟會廣泛存在著水。

之前，很多科學家對月球的水資源情況進行了不少研究，近日，有兩個月球探測器采集到了更多、更新的關于月球水資源的數(shù)據(jù)，科學家對這些數(shù)據(jù)進行了認真分析，他們發(fā)現(xiàn)，月球的廣大地區(qū)一直存在著水。不過，這些水和人類所普遍習慣的地球上水的存在形式有很大不同，并且，月球水資源開采的難度可能比較大。

較早的研究工作認為，月球上的水僅存在于月球極地附近的高緯度地區(qū)，月球上的一個日夜周期大約相當于29.5個地球太陽日，這種日夜周期變化會對水的存在造成影響，同時，是否位于陽光無法照射的隕石坑中，也會對水分的存在造成影響。

參與本次研究的科研設備有美國國家航空航天局（NASA）的月球勘測軌道飛行器搭載儀器、印度“月船1號”無人繞月軌道飛行器上搭載的月球礦物質(zhì)繪圖儀。月球勘測軌道飛行器能夠?qū)υ虑蜻M行勘探觀測，月球礦物質(zhì)繪圖儀能夠通過可視及紅外光譜對月進行探測。研究人員通過這兩個探測器采集的月球數(shù)據(jù)建立了一個詳盡的研究模型，在該模型的幫助下，得到了本次研究成果。

NASA的月球勘測軌道飛行器是一顆機器人航天器，目前正在圍繞月球軌道運行，執(zhí)行詳細繪圖、資源定位、輻射環(huán)境研究等任務，人類通過該探測器獲得了分辨率為100米、覆蓋率為98.2％的月球表面3D地圖。月球勘測軌道飛行器屬于美國空間探索計劃的一部分。

印度“月船1號”無人繞月軌道飛行器由印度空間研究組織于2008年10月發(fā)射，包括月球軌道器和撞擊器，發(fā)射質(zhì)量為1380千克，攜帶有可見光、紅外以及X射線頻率高分辨率遙感設備，能夠?qū)υ虑蚶L制完整的化學特征和三維地形圖。該探測器遭受過衛(wèi)星敏感器故障和熱屏蔽不良等問題的干擾，但仍然堅持完成了95％的計劃目標任務。

該研究結(jié)果表明，月球上古老的火山沉積物中蘊藏著大量的水。該發(fā)現(xiàn)支持了月球地幔中水分含量驚人的觀點。下面這張圖片是月球探測器拍攝的： 

月球水分布圖。圖片中的彩色區(qū)域表示同周圍地層相比水含量較高的地區(qū)，其中黃色及紅色區(qū)域是含水最為豐富的地區(qū)。

“我們研究發(fā)現(xiàn)，表示水分存在的信號持續(xù)存在，該信號的存在與否，與觀測時間、觀測緯度均不存在關系。從觀測結(jié)果來看，水分的存在情況與月球表面巖石的物理及化學構(gòu)成情況無關，無論在何種情況下，都能發(fā)現(xiàn)水分的存在，”本次研究主要作者、科羅拉多州博爾德市空間科學研究所高級研究員、科學家約書亞·班菲爾德于周五在一份聲明中說。

在地球上，水含有兩個氫原子和一個氧原子，但是，月球上的水可能會與地球上的水有所不同。月球上的水可能會以相對更加活躍的形式存在，即一個氫原子和一個氧原子（-HO），也就是我們所稱的氫氧基或羥基。羥基（-OH）又稱氫氧基，是一種常見的極性基團，是由一個氫原子和一個氧原子組成的一價原子團（—OH）。羥基與水有某些相似的性質(zhì)，是典型的極性基團，與水可形成氫鍵，在無機化合物水溶液中以帶負電荷的離子形式存在（OH-1），稱為氫氧根。氫氧基的活動性更強，能夠很快地形成化學鍵，同其他分子發(fā)生交聯(lián)。因此，人類如果想要使用月球的水資源，就需要將水分從其他礦物中分解出來。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，月球上的水分處于鎖定狀態(tài)，不會在不同地區(qū)之間移動。

“我們下一步的工作將會研究確定，這些水分是H20，還是HO，或是兩者的混合物；還要研究這些物質(zhì)的來源。月球的這些水分是不是來自于月球之外的太空？是不是彗星或小行星撞擊月球時帶給月球的？月球的這些水分是不是來自于月球內(nèi)部的地質(zhì)活動？是不是在古老火山的爆發(fā)過程中形成的？有理論認為太陽通過太陽風釋放氫原子，可能與月球巖石中的含氧化合物發(fā)生反應，并產(chǎn)生H20或HO，這種理論是否屬實？”德克薩斯州圣安東尼奧市西南研究所研究人員、本次研究共同作者邁克爾·波斯頓在另一份聲明中提出了上述工作計劃及研究方向。

月球表面經(jīng)常受到隕石及小行星的撞擊，是否會給月球帶來水分？圖為月球表面的隕石坑。

人類有必要對月球水或氫氧基的存在情況進行研究，還應當研究這些化學成分開采的可能性。如果我們要在月球上建立有人常駐的科研基地，月球水資源的勘探研究工作將變得極為重要。因為這些化合物可以分解為氫和氧，前者是一種重要的燃料，而后者可用于呼吸。

此外，目前的美國空間任務中主要使用的核動力源是放射性同位素熱電機，這是一種利用放射性衰變獲得能量的發(fā)電機，此裝置利用熱電偶陣列，應用西貝克效應，接收放射性物質(zhì)在衰變時所放出熱量再將其轉(zhuǎn)成電能。將來人類將氫-硼激光驅(qū)動核聚變反應工程化、實用化之后，月球的水資源及氫元素或許能夠在人類征服太空的過程中，成為重要的核聚變?nèi)剂稀?/p>

氫-硼反應能夠在激光的驅(qū)動下實現(xiàn)核聚變（概念圖）

本次研究已于2018年2月12日在線發(fā)表于《自然·地理科學》雜志，論文題目為《光譜數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)月球表面廣泛分布OH/H2O》。