新的 3D 月球模型显示它可能拥有高达 15,000 英里的冰冻水

科学家们长期以来一直怀疑月球上可能存在水。他们知道月球两极含有氢，这意味着那里可能存在冰冻的水。几十年来，研究人员一直在寻找直接证据来证实他们的怀疑。美国宇航局本周发布了一份重要声明，称研究人员在月球周围各处发现了水的证据。

在一篇新论文中，研究人员利用先前对月球表面的了解，建立了月球的三维计算机模型，并发现了他们认为是微小阴影的东西，这些阴影可能隐藏着数十亿年前的冰块。如果地面证据证实了这一发现，那么这一发现可能会揭示更多谜团的细节，比如水最初是如何到达地球的，以及为什么月球上还有水——并增加了月球有朝一日在人类探索太空中发挥重要作用的可能性。

科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室教授、这项研究的合著者保罗·海恩说：“我们已经在月球上寻找冰大约十年了。”大部分努力都集中在月球两极附近的大型陨石坑上，其中一些陨石坑和大峡谷一样大，这些陨石坑的温度足以维持冰的存在。

但在 2014 年，海恩和他的同事试图找出谷神星上的冰分布情况。谷神星是一颗位于小行星带的矮行星，人们认为它的表面被困住的水与刚刚在月球上发现的水类似。他们决定为谷神星绘制地形图，以识别被困住的液体，然后他们意识到类似的方法也适用于月球。

研究人员利用三处已确定月球表面细节的数据源——月球勘测轨道器 (LRO) 上的温度传感仪器、目前正在观测月球的机器人航天器以及机器人上的摄像头，以及阿波罗任务拍摄的图像——构建了月球表面的 3D 模型，并估算了可能存在冰冻水的永久阴影点的出现情况。这些小点被称为“冷阱”，大小不一，从肚脐直径到更大的陨石坑不等，可能需要 10 分钟才能穿过。大多数冷阱位于月球南极附近，研究小组估计，这些冷阱的面积可能达到约 15,000 平方英里。

海恩说：“在这些阴影中，我们用 [LRO] 测量的温度足够低，以至于水实际上表现得像岩石一样。”它只是在那里，年复一年。其中一些可能已有数十亿年历史——这可能意味着最古老的水可以告诉我们一些关于水如何到达月球，甚至可能到达地球的信息。

海恩斯说：“这些永久阴影中的冷阱有点像垃圾收集器。”每次有人登陆月球，这些小口袋就会被人类留下的痕迹（如火箭燃料）轻微污染。海恩斯说，他认为在计划任何长期的人类登月旅行之前，应该有机会取回样本用于科学研究。

如果一切按计划进行，NASA 的 VIPER 月球车任务将于 2022 年登陆月球并收集一些所需样本。NASA 将引导一辆高尔夫球车大小的月球车绕行月球南部，采集样本进行分析。

美国宇航局行星地质学家萨拉·诺布尔说：“如果能找到地面真相，那就太好了。”她表示，月球微小阴影中可能存在冰冻水这一事实“回想起来似乎很明显”。毕竟，我们知道月球上的水可能以各种方式到达那里，而大型冷阱能够保留这些水。

但“我们真的不了解这些水的来源和汇点，”诺布尔说。“它可能是由太阳风与月球岩石本身相互作用而产生的。它可能来自小行星和彗星。其中一些可能是来自月球本身的内部原始水。”

月球上的冰冻水为行星科学家提供了诱人的机会。但它也可能使太空旅行这项大生意变得更加可行。离开地球既昂贵又困难，因为你必须把所有东西都移出地球引力场。“前往火星或月球最困难的部分是离开地球，”美国宇航局研究科学家詹妮弗·赫尔德曼说。

近年来，美国宇航局以及其他公共和私人太空实体开始思考，如果我们不受来自地球的资源的限制，而是能够从太空本身提取所需的资源（如水），太空探索将会发生怎样的变化。

科罗拉多矿业学院太空资源教授乔治·索尔斯表示，联合发射联盟、Blue Ocean 和 SpaceX 等公司“都对在月球上寻找燃料来源感兴趣”。至少从理论上讲，月球水可以被开采，然后分离成氢和氧，前者可以用作燃料。

这种方法被称为“就地资源利用”（ISRU），它将使太空探索更便宜，并有可能让人们在太空中度过更多时间。例如，理论上，月球冷阱中的水可以转化为火箭燃料或用作饮用水。

赫尔德曼表示，NASA 计划在阿尔特弥斯计划期间重返月球时，在月球上率先采用 ISRU 技术，这是很有意义的。她不仅研究月球，还计划最终前往火星，她说月球显然是她的第二个基地，因为月球离开发探测、提取和利用地球以外水源的技术很近。“我们对火星也有同样的疑问，”她说。