一位藝術家為印度空間研究組織的月船一號月球探測器制作的效果圖，該探測器于2008年至2009年在月球上運行。美國國家航空和宇宙航行局月球礦物學制圖儀的最新數據分析顯示，該探測器在月球兩極附近的暗環形山中發現了水冰外露的證據。

月亮是一個干涸、荒涼的世界這種觀點有可能是大錯特錯的。

印度空間研究組織(Indian Space Research Organization)的“月船一號”(Chandrayaan 1 orbiter)衛星從2008年至2009年在月球上運行，最近研究人員對其數據進行了新的分析，發現了月球表面有固態冰的確鑿證據。美國國家航空和宇宙航行局的月球礦物制圖儀(M3)在印度探測器上收集了這些數據，這些數據證實了早期任務中存在的廣泛但試驗性的證據，這些證據暗示了月球兩極永久陰影環形山中的水冰沉積物的存在。這樣的沉積物在未來可能會被載人月球前哨任務所利用，同時也會向人們解釋月球以往不為人所知的歷史。這項研究結果發表在8月20日出版的《美國國家科學院院刊》上。

根據M3對月球兩極及其周圍的水冰近紅外吸收特征的測量，研究人員得出結論，這些冰只暴露在隕石坑陰影區域的3.5%左右，并與大量的月球塵埃混合在一起。這種稀疏的覆蓋率和異質性表明，這種月球冰的歷史與在其他無氣巖石星球(如水星和矮行星谷神星)發現的類似沉積物有著本質上的不同，在那些地方，永久陰影環形山中的水冰數量更多，也更純凈。

這是一項正在醞釀數十年的發現

“在我們的工作之前，沒有直接的證據表明月球表面有暴露在外的水冰，”第一作者Shuai Li說，他是夏威夷大學的行星科學家。幾十年來，從地球到月球極地地區的雷達掃描和繞月飛船的掃描都得到了模棱兩可的結果。同樣，NASA現在仍在繞月軌道飛行的月球勘測軌道飛行器上攜帶的儀器也不能直接、確切地探測到水冰的存在，他說。他指出，其實過去許多聲稱月球上有“水”的說法只是在月球表面發現了富含氫的干燥礦物質而已。

同樣，Shuai補充說，雖然美國宇航局月球隕坑觀測和遙感衛星(LCROSS)任務在2009年也發現了月球上有水的跡象，但當它發送探測器撞擊永久遮擋區域月球南極附近的Cabeus環形山時，卻發現水并不以表面冰的形式存在。“LCROSS是一個偉大的任務....然而，這個任務得出的地表冰暴露結論是基于模型的;這是間接的。而且，月球南極地區只有一個數據點。相比之下，他指出，M3數據中“非常獨特”的水光譜特征能毫無疑問地證明，在月球極地地區的隕石坑地面上存在著暴露在外的冰。

倫敦大學伯克貝克分校的行星科學家伊恩•克勞福德(Ian Crawford)沒有參與這項研究，但他說:“在我看來，研究結果似乎很有說服力。”

Shuai和其他研究人員說，既然這些沉積物已經在月球表面被發現，它們就可以更容易地用于未來的對月球的勘探和維持人類前哨任務。冰可以被融化和蒸餾來提供飲用水，也可以被分解成氫和氧來產生可呼吸的空氣和火箭推進燃料。

疑是地上霜還是冰山一角?

然而，在這些水被用于勘探任務之前，大多數科學家更向知道那里到底有多少水，以及它們當初是如何到達那里的。

美國宇航局艾姆斯研究中心的LCROSS首席研究員安東尼·科拉普雷特說，冰的不均勻分布是決定其歷史的關鍵。科拉普雷特說:“假設這不是一種測量效應，這就告訴我，這些水冰塊與水流、持續的水源形成的不一樣。”一個更統一的分布——就像在水星兩極的隕石坑中發現的冰那樣——可能表明冰是由富含水的彗星或小行星的周期性撞擊提供的。

但是，如果月球的極地冰不是最近定期發生的地質撞擊事件的產物，那么它從何而來呢?科拉普雷特說:“有一種可能性是它來自一個古老的水庫。”他指的是月球45億年歷史的早期階段，那時火山噴發和巨大的撞擊可能曾短暫地給月球造成溫暖潮濕的大氣。過去那個時代遺留下來的任何水冰沉積物，都可以通過隨后的撞擊和太陽輻射，被挖掘、混合、擴散到地表及其周圍。

在這篇論文中，Shuai和他的合著者指出，冰的不規則分布可能是由于一種被稱為“真極漂移”的假設現象，即月球自轉軸的方向會在很長一段時間內發生變化。在這種情況下，暴露在外的表面冰，將會因為地質時期內月球極地漂移引起的隕石坑陽光情況變化而改變其分布。

由于對月球表面冰起源的不確定以及M3觀測的性質有限，科拉普雷特認為，目前還不知道月球極地中還潛伏著多少水。“在(M3的)波長范圍內，我們只取樣前10微米左右的水，因此水有可能是只有100微米厚的霜或薄片，或者也有可能是‘冰山一角’。”

克勞福德說，現在需要的是來自低軌道衛星的更高分辨率的測繪，它可以使用中子光譜法來觀察地表以下的情況，或者更好，依靠登月機器人著陸器來獲取樣本。

一個團體相信了

“當Shuai Li第一次描述他想用M3數據研究什么時，我認為他瘋了，”布朗大學的行星科學家、M3儀器的首席研究員Carle Pieters說。她說，盡管Shuai的工作背后的概念是合理的，但許多研究人員已經放棄了在M3數據中尋找水冰，因為對于月球極地大部分的陰影區域來說，它的質量相對較差。但Shuai和他的團隊通過開發多個獨立的統計測試來解決這個問題，以證明數據中關于水冰的跡象是真實的，而不是巧合。

“這些年來，我學會了一個道理。那就是不會對一個聰明且熱情的年輕科學家說有些真的很難實現的事情是不可能實現的。”雖然這樣的事情通常確實是不可能的，但有時——就像現在這樣——我很高興我感到驚訝。“他們確實讓我相信在月球極地陰影中存在水冰。”

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