月球上有沒有水，我國中科院地質與地球物理研究所日前發佈了一篇研究論文，專家發現1噸月壤含有約120克的“水”。這種“水”並不是我們可以直接飲用的水，月球上有沒有水。
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月球上有水嗎？來自嫦娥五號探測數據的最新研究顯示，1噸月壤中大概約有120克“水”。
1月8日，由中國科學院地質與地球物理研究所（以下簡稱地質地球所）行星科學團隊與上海技術物理研究所、國家空間科學中心，以及南京大學、美國夏威夷大學等多家科研機構合作完成的研究論文在《科學進展》上發表。這項研究利用嫦娥五號攜帶“月球礦物光譜分析儀”所探測的數據，首次獲得了月表原位條件下的水含量。
需要解釋的是，科學家研究的“水”並不是人們喝的“水”。“光譜儀所探測到的‘水’指礦物裏的水分子或者羥基，在一定條件下才能轉化爲我們喝的水。”論文第一作者、地質地球所副研究員林紅磊告訴《中國科學報》。
半個世紀的爭論
一直以來，“月球上到底有沒有水”都是人們仰望星空時想探究的問題之一，而關於這個問題的科學爭論已持續了半個多世紀。早在1952年，氘的發現者、美國化學家哈羅德·尤里大膽猜測，月球上太陽永遠無法照射到的窪地中可能存在像水一樣的揮發性物質。
1969年至1972年，美國“阿波羅”計劃給了宇航員“眼見爲實”的機會。遺憾的是，在實驗室裏測量他們帶回來的樣品發現月壤很乾，留在月球表面探測大氣的儀器也並沒有探測到水汽。從此，“月球是乾的”幾乎成爲人們的共識。
林紅磊介紹，即使是1978年蘇聯科學家在“月球24號”任務採集的樣品中測量到了微量水，仍然沒有引起科學家的重視，對月球水的研究停滯了很長一段時間。
20世紀90年代，新探測技術的出現才掀起月球水研究熱潮。首先是雷達技術，1994年美國科學家在“克萊門汀”任務中利用雷達技術對月球兩極進行探測，證實此前哈羅德·尤里的猜想。1998年，美國“月球勘探者號”攜帶一臺中子譜儀探測到了大量氫，估計月球極區可能存在水，多達數億噸。
進入21世紀，光譜儀探測成爲更加先進的方式。2009年，印度“月船一號”搭載的月球礦物繪圖光譜儀發現在月球上水隨處可見，水含量隨緯度的增加而增加。“這一探測結果讓很多人第一次意識到‘哦！月球上居然有水’。”論文通訊作者之一、中國科學院國家空間科學中心研究員劉洋表示。
此後，前往土星的探測器“卡西尼號”、前往彗星的探測器“深度撞擊號”、“月球觀測和傳感衛星”等都用光譜儀的探測確認月球上確實存在水。
帶着光譜儀“出野外”
前述來自光譜儀的數據都是從距離月面遙遠的月球上空觀測到的證據，人類還從來沒有在月球表面原位直接進行過水的探測。
2020年12月1日，嫦娥五號探測器在月球風暴洋北部地區着陸，隨後帶回1731克月球樣品。月球礦物光譜分析儀獲取了月表的光譜數據。用林紅磊的話說：“這像是在月球上出了一次‘野外’，第一次有機會在月表近距離、高分辨地探測水的信號。”
實際上，光譜儀是靠發現羥基或者水分子的明顯吸收特徵來測量水。“通過分析3微米附近的光譜特徵，就可以識別月表水並獲得水含量。”嫦娥五號光譜儀設計者、中國科學院上海技術物理研究所研究員何志平介紹。
和普遍意義上的液態水不同，光譜儀在月面探測到的“水”都藏在岩石中，水分子代表稍微加熱就可以跑出來的“結合水”，羥基則代表需要較高溫度才能析出的“結構水”。而目前獲得的月球光譜遙感數據波段覆蓋範圍還無法區分這兩種存在形式。
爲獲得更準確的數據，科研人員對光譜儀進行了熱校正。“月表溫度在當地正午甚至會超過100攝氏度，高溫使月壤產生的熱輻射改變光譜形態，掩蓋水的特徵，因此對光譜進行熱校正是研究月表水的關鍵。”林紅磊說。
嫦娥五號光譜儀對採樣區約2米見方的區域進行了光譜觀測，觀測對象除了月壤之外還有一塊沒有帶回來的岩石。數據分析結果爲月球上真的存在水增加了新的確鑿證據：嫦娥五號採樣區的水含量在120ppm（百萬分之120）以下，而岩石中的水含量約爲180ppm。“相當於1噸月壤中大約有120克水，1噸岩石中大約有180克水。”劉洋介紹。
月球“水”事待續
科研人員分析，月壤中的水絕大部分源自太陽風“帶貨”。“太陽風裏有很多氫，轟到月面與月壤裏的氧結合形成了羥基或者水分子。”論文通訊作者之一、地質地球所研究員林楊挺告訴《中國科學報》。
和月壤中120ppm水含量相比，岩石中多出來60ppm的水，多出來的水又來自哪裏？科研人員推測岩石來自比嫦娥五號着陸點本地玄武岩更古老的區域，多出來的水可能代表了月球內部水。
不久前，地質地球所的科研團隊在《自然》上同時發表3篇論文。其中一篇論文報道了基於納米離子探針分析技術對月球內部水的探測結果，確定嫦娥五號着陸區月幔源區非常“幹”，推測原因之一是風暴洋地區長期的火山噴發造成強烈脫氣的結果。
林楊挺介紹，嫦娥六號、嫦娥七號將在原位和軌道尺度繼續探測月表水的含量、分佈，這項研究成果也將爲嫦娥六號、嫦娥七號的科學目標實現提供支撐。嫦娥五號是目前唯一一次既返回樣品又獲取到月表原位光譜的任務。其樣品能夠詳細分析水在月壤顆粒中的分佈、存在形式，並可利用同位素示蹤來源。而原位光譜可以與軌道遙感建立聯繫，研究月表水的全球性分佈和時間變化特徵。
月球水研究遠未結束。在科研人員看來，證實月球上存在水並估算水量，對“月球村”“月球科研站”的規劃和建設至關重要。
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根據俄羅斯衛星通訊社1月9日的報道稱，我國中科院地質與地球物理研究所日前發佈了一篇研究論文，專家發現1噸月壤含有約120克的“水”。專家指出，這種“水”並不是我們可以直接飲用的水，只有經過轉化之後，這種“水”纔會變成我們日常所見到的水。消息人士稱，嫦娥五號從月球帶回的月壤，爲我國科學家研究月球情況提供了便利，我國科學家已經發表了多篇具有重要意義的論文，我們在月壤研究領域成功邁上了幾個臺階。歐美國家對於我國的研究成果十分的好奇，不少國家甚至要求我國分享研究數據。
嫦娥五號攜帶的“光譜分析儀”對月球表面原位條件下的.水含量情況進行了探測，探測發現月壤雖然含有“水”，但是其含水量僅爲每噸120克，而且這種水只是水分子或羥基，只有通過轉化，這些“水”才能變成我們飲用水的狀態。知情人士稱，各國對於月壤是否含水的問題已經爭論了很多年的時間，美國“阿波羅”計劃帶回的月壤因爲很乾，所以美國科學家認爲月球不存在水，而前蘇聯在1978年的測試中發現月球含有微量的水資源。
雷達技術發展之後，科學家開始使用雷達對月球兩極進行探測，他們發現月球確實存在水資源，水資源的含量隨着維度的增加而增多。不過，這些國家的探測都是遠距離的，他們從沒有在月球表面進行探測過，而我國嫦娥五號配備的光譜分析儀，近距離的對月球表面的情況進行了探測，並且得出了月壤含“水”的結論。我國專家指出，水分子與羥基成爲水的方式不同，前者只需要加熱，而後者需要高溫才能析出，使用月球光譜遙感數據波段技術是無法區分月壤中是水分子還是羥基的。
西方國家總想要“空手套白狼”獲得我國對月球的研究數據，而且以美國爲首的一些國家還恬不知恥的表示，分享數據有利於國際太空技術的發展。西方國家雖然早就開啓了月球領域的探索，但他們從沒有主動分享過自己的探索數據和研究數據，美國更是將這些數據保密，唯恐別人知道自己所獲得的信息。如今，西方卻要求我國分享數據，可見這些西方國家是多麼的貪婪與無恥。
此前，美國曾提出與我國進行合作，當時我國也爲美國提供了一些數據信息，但美國拿到這些信息之後立刻切斷了與我們的聯繫，甚至他們還使用手段，阻止我國代表參加在美國舉行的國際宇航大會。專家指出，西方想要得到我們掌握的數據是可以的，但他們必須分享自己掌握的數據信息，這樣才公平。
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基於嫦娥五號攜帶的“月球礦物光譜儀”探測的數據，中科院地質與地球物理研究所等單位的研究人員首次獲得了月表原位條件下的水含量。他們發現，嫦娥五號採樣區的水含量在120 ppm（百萬分之一）以下，而從別的地方濺射到採樣區的更古老岩石中的水含量約爲180 ppm。這就相當於1噸月壤中大約有120克水，1噸岩石中大約有180克水。相關研究成果1月8日在線發表於《科學-進展》。
嫦娥五號採樣區背景圖和水含量。研究團隊供圖
需要說明的是，“光譜儀所探測到的‘水’是指礦物裏的水分子或者羥基，在一定條件下才能轉化爲我們喝的水。”論文第一作者、中科院地質地球所副研究員林紅磊解釋道。
爭論半個世紀
月球有水纔等到“實錘”
月球上到底有沒有水？這個問題不僅大衆好奇，科學家也想知道答案。
早在1952年，美國化學家哈羅德·尤里大膽猜測月球上太陽永遠無法照射到的窪地中可能存在像水一樣的揮發性物質。
1969至1972年，美國阿波羅任務從月球採集了大量的樣品並返回地球，終於讓人們有機會直接測量月球上是否有水，但遺憾的是，月壤很乾，宇航員留在月球表面探測大氣的儀器也無法探測到水。這似乎讓“月亮是乾的”成爲了一個事實。
然而，即使蘇聯科學家在1978年從“月球24號”任務採集的樣品中測量到了微量水，但這一結果並沒有被重視。
直到1994年“克萊門汀”任務實施前，對月球水的研究一直處在停滯階段。
2009年，有了不一樣的發現。印度“月船一號”搭載的月球礦物繪圖光譜儀發現在月球上水隨處可見，水含量隨緯度的增加而增加。
“這一探測結果使科學家極爲興奮，這也許是很多人第一次意識到月球上有水。”林紅磊說，這裏的“水”是指水分子或者羥基。
此後，前往土星探測器“卡西尼號”、前往彗星的探測器“深度撞擊號（Deep Impact）”、“月球觀測和傳感衛星(LCROSS)”等都用光譜儀的探測“實錘”月球上確實存在水。
總之，經過半個多世紀的爭論和探測，各種“實錘”證據讓人們相信了月球上是有水存在的，但仍然沒有在月表原位進行過水的探測！
嫦娥五號探測器攜帶了月球礦物光譜分析儀，在採樣過程中獲取了月表的光譜。林紅磊說，這些數據讓我們第一次有機會在月表近距離、高分辨地探測水的信號。
和普遍意義上的液態水不同，光譜儀在月面探測到的“水”都藏在岩石中，水分子代表稍微加熱就可以跑出來的“結合水”，羥基則代表需要較高溫度才能析出的“結構水”。
月壤中的水絕大部分是太陽風的貢獻
嫦娥五號光譜儀對採樣區約2米見方的區域進行了光譜觀測，觀測對象除了月壤之外還有一塊沒有帶回來的岩石。
數據分析結果表明，嫦娥五號採樣區的水含量在120 ppm以下，而岩石中的水含量約爲180 ppm。“相當於1噸月壤中大約有120克水，1噸岩石中大約有180克水。”林紅磊解釋道。
那麼，這些水又是從哪裏來的呢？
結合樣品分析，月壤中的水絕大部分是太陽風的貢獻。
論文通訊作者之一、地質地球所研究員林楊挺說，太陽風裏有很多氫，轟到月面與月壤裏的氧結合形成了羥基或者水分子。
和月壤中120ppm水含量相比，岩石中仍多出來60ppm的水，多出來的水又來自哪裏？科研人員推測岩石是來自於比嫦娥五號着陸點本地玄武岩更古老的區域，多出來的水可能代表了月球內部水。“而月壤中的含水量較低，可能是嫦娥五號着陸區月幔較幹或經歷了大量脫氣的過程，這與風暴洋地區長期的火山噴發是一致的。”林紅磊說。
不久前，中科院地質地球所的科研團隊在《自然》上同時發表三篇論文。其中一篇論文報道了基於納米離子探針分析技術對月球內部水的探測結果，確定嫦娥五號着陸區月幔源區非常“幹”，推測原因之一可能就是由於風暴洋地區長期的火山噴發造成強烈脫氣的結果。
林紅磊介紹，嫦娥五號是目前唯一一次既返回樣品又獲取到月表原位光譜的任務，樣品能夠詳細分析水在月壤顆粒中的分佈、存在形式，並可利用同位素示蹤來源，而原位光譜可以與軌道遙感建立聯繫，能夠研究月表水的全球性分佈和時間變化特徵。
月表水的分佈可能與緯度高度相關，嫦娥五號是目前返回樣品中緯度最高的，這對研究月表水的分佈及來源具有重要意義。林楊挺表示，嫦娥六號、嫦娥七號未來將在原位和軌道尺度繼續探測月表水的含量、分佈，本研究成果也將爲嫦娥六號、嫦娥七號的科學目標實現提供支撐。
