在月球極區(qū)某些終年不見陽光、溫度低至零下200攝氏度的隕石坑內(nèi)，可能埋藏著一種晶瑩的礦產(chǎn)——水冰。
水冰，是由水分子在低溫環(huán)境下結(jié)晶形成的固態(tài)水，它們被封存了數(shù)十億年，不僅是破解月球身世之謎的鑰匙，還可以為人類駐留月球、邁入深空提供重要保障。2026年，嫦娥七號(hào)探測(cè)器將啟程前往月球南極，開啟一場(chǎng)激動(dòng)人心的尋找水冰之旅。
嫦娥五號(hào)帶回樣品中發(fā)現(xiàn)的分子水礦物
（供圖/中國(guó)科學(xué)院物理研究所）
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為何執(zhí)著于在月球找水
月球作為地球的鄰居，其表面曾被認(rèn)為是一片干燥的荒漠。直到近年來，科學(xué)家才發(fā)現(xiàn)月球南極的陰影里，或許藏著比鉆石更珍貴的資源……
【建造“月球小鎮(zhèn)”的基石】
水是生命之源，在月球上，水的價(jià)值更是遠(yuǎn)超我們的想象——從地球運(yùn)送1瓶礦泉水到月球的成本，足夠在地球上買一輛汽車。若能在月球就地開采水冰，不僅能解決航天員的飲水問題，還能利用電解水技術(shù)分解出氧氣——這都是太空生存的必需品。
有趣的是，科研人員已在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：擬南芥等植物能在月壤中發(fā)芽。嫦娥四號(hào)更是完成了人類首次月面生物實(shí)驗(yàn)——月球上長(zhǎng)出了棉花的小嫩芽！未來，若能用月球水灌溉太空農(nóng)場(chǎng)，或利用無土栽培技術(shù)種植，也許我們可以在月球溫室里收獲新鮮蔬菜和糧食。
【星際旅行的“加油站”】
從月球發(fā)射火箭比地球容易得多——月球的引力只有地球的約1/6，逃逸速度（使火箭剛好脫離引力控制的數(shù)值）僅約為2.38千米/秒，這一數(shù)值不到地球的1/5。并且，水冰分解出的液氫和液氧，還可以作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。想象一下：若未來能在月球南極建立起燃料工廠，月球南極或許會(huì)成為行星飛船?？康摹疤崭邸?！
【揭開冰封的宇宙記憶】
科學(xué)家猜測(cè)，水冰或來自40億年前的彗星撞擊，或來自太陽風(fēng)與月壤的奇妙化學(xué)反應(yīng)。就像考古學(xué)家通過化石研究恐龍時(shí)代，科學(xué)家也能從水冰中讀取太陽系早期的“日記”，甚至能尋找地球海洋起源的線索。
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人類探月史上的“尋水之旅”
開始，人類僅僅是在一個(gè)隕石坑底部發(fā)現(xiàn)有水冰沉積的可能，這片區(qū)域的體積有6萬～12萬立方米。2008年，印度月船1號(hào)攜帶的儀器在月球極區(qū)的廣泛區(qū)域內(nèi)，捕捉到水（H2O）或羥基（OH）的紅外光譜特征，暗示月球極區(qū)含有富氫物質(zhì)。2009年，美國(guó)探測(cè)器撞擊了月球南極凱布斯隕石坑，在揚(yáng)起的塵埃云中檢測(cè)到了約150千克水汽（約300瓶礦泉水），還發(fā)現(xiàn)了甲烷、二氧化碳等分子的痕跡。
2024年，我國(guó)科研人員在分析嫦娥五號(hào)帶回的來自月球風(fēng)暴洋的月壤樣品時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種含有結(jié)晶水的特殊礦物——“水合鹽”，含水量高達(dá)40%。它的分解溫度約100攝氏度，就像高熔點(diǎn)的水冰，從遠(yuǎn)古火山氣體中結(jié)晶而來。
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如何在月球南極找水？
月球南極的太陽高度角（太陽光入射方向和地平面的夾角）極低，光熱條件差，且地形崎嶇復(fù)雜，登陸挑戰(zhàn)大。
月球的永久陰影區(qū)是太陽系中溫度最低的區(qū)域之一，極端低溫可達(dá)零下250攝氏度，遠(yuǎn)超常規(guī)探測(cè)設(shè)備的耐受極限。為此，嫦娥七號(hào)任務(wù)將采用“四器一星”的協(xié)同探測(cè)體系——軌道器、著陸器、巡視器、飛躍器及中繼衛(wèi)星。其中，飛躍器搭載降落緩沖和移動(dòng)系統(tǒng)，可反復(fù)從光照區(qū)飛入深坑陰影區(qū)，以確定水冰的位置、數(shù)量和散布情況。
如果月球水冰探索進(jìn)展順利，到2040年，月球南極或?qū)⒊尸F(xiàn)這樣一幅圖景：在隕石坑外的陽光地帶，高聳的光伏板始終朝向太陽，為基地提供源源不斷的能量；在永久陰影區(qū)的極寒深處，采礦機(jī)器人正將水冰轉(zhuǎn)化為生命之源——飲用水、呼吸用氧，以及星際旅行的綠色燃料。不遠(yuǎn)處，一座星際航站樓靜靜矗立，幾艘滿載液氫、液氧的飛船蓄勢(shì)待發(fā)。天空中，地球宛如一顆水藍(lán)色寶石，在宇宙中散發(fā)著靜謐的光芒。
責(zé)任編輯｜王佳璇 岳煥琦
運(yùn)營(yíng)編輯｜岳煥琦
質(zhì)量審核 | 業(yè)蕾
圖文來源 | 《知識(shí)就是力量》雜志《月球水冰知多少》，撰文/金士鋒（中國(guó)科學(xué)院物理研究所），原創(chuàng)作品轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源。
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