目前關(guān)于月表水的來源，普遍認(rèn)為有3種可能。第一種是外來說，即由太陽風(fēng)和隕石帶來的，這是因為從遙感數(shù)據(jù)和月球樣品分析數(shù)據(jù)來看，月壤表層的水(羥基)含量比深層要高;第二種是內(nèi)生說，即水是月球內(nèi)部排放出來的，這是固體巖石行星水來源的最通常情況;第三種則認(rèn)為月球上的水是由彗星類天體從太陽系外緣帶來的天然水。

近日，嫦娥五號首次獲得月表原位探測數(shù)據(jù)，科研人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得出，嫦娥五號采樣區(qū)的水含量在120ppm(百萬分之一)以下，而巖石中的水含量約為180ppm。相關(guān)研究成果1月8日在線發(fā)表于《科學(xué)·進(jìn)展》期刊。

“這相當(dāng)于1噸月壤中大約含有120克水，1噸巖石中大約含有180克水。”論文第一作者、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所副研究員林紅磊解釋道。

“月球存在水的事實，已經(jīng)被多次‘實錘’了。”嫦娥五號鉆取子系統(tǒng)飛控專家組成員、中國地質(zhì)大學(xué)教授肖龍在接受科技日報記者采訪時表示。

半個多世紀(jì)以來，科學(xué)家研究過月壤樣品，還采用雷達(dá)、中子譜儀、光譜儀等探測設(shè)備，從月球軌道進(jìn)行遙感探測，數(shù)次發(fā)現(xiàn)月球上“水”的芳蹤。唯獨沒有在“月表原位”(即月球表面)近距離探測水的信號。

此次最新發(fā)現(xiàn)不禁令人好奇，月表原位探測到水意味著什么?科學(xué)家是如何確定水含量的?月球上的水是否存在利用價值?

用光譜儀在月球表面“找水”

肖龍說，此前科學(xué)家曾在100—200千米高度的月球軌道上，探測到了月球存在水或羥基的信號。此外，從以往的月球樣品中，也檢測到了羥基或水的信號。

“嫦娥五號則是在月表原位靠近采集樣品的位置探測到水的。”肖龍指出，這次科學(xué)家是從嫦娥五號攜帶的月球礦物光譜分析儀的光譜譜線信號中，檢測到羥基位置有響應(yīng)，再根據(jù)信號特征估算出了可能的羥基或水含量。

肖龍表示，探測月球水含量的最好辦法，還是對采樣區(qū)的樣品進(jìn)行實驗室檢測。他說：“國內(nèi)很多單位都申請到了月球樣品，估計這一問題很快就會有更為令人信服的答案。”

月球礦物光譜分析儀的觀測對象，是采樣區(qū)2米見方的月壤和一塊沒有帶回來的巖石。

光譜儀靠發(fā)現(xiàn)羥基或者水分子的明顯吸收特征來探測水。深圳大學(xué)教授黃少鵬解釋道，光是一種電磁波，科學(xué)家可以通過光譜儀，測量月壤或巖石對不同波段電磁波輻射的反射或吸收能力的強(qiáng)弱，再對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定被測對象的光譜曲線特征，再確定其含水量的多少。

黃少鵬打了個比方，從光譜曲線中檢測羥基和水，就如公安干警通過指紋比對確定嫌犯一樣。要想知道月球上有沒有水，就要看光譜曲線上那些具有特征指示意義的波段是否缺失，光譜曲線中與水對應(yīng)的波段缺失越嚴(yán)重，說明被測量物體的水含量越多。

“通過分析觀測數(shù)據(jù)中3微米左右的光譜特征，就可以判斷月表是否有水，并獲得大致的水含量。”嫦娥五號光譜儀設(shè)計者、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員何志平說。

“嫦娥五號是目前唯一一個既帶回了樣品又獲取到月表原位光譜數(shù)據(jù)的探測器。”林紅磊表示，其帶回的樣品能夠詳細(xì)地分析水在月壤顆粒中的分布以及存在形式，并可利用同位素示蹤其來源;獲得的原位光譜數(shù)據(jù)則可以與軌道遙感數(shù)據(jù)結(jié)合，研究月表水的全球性分布和時間變化特征。

月球水的三個可能來源

嫦娥五號探測到的水是從哪來的呢?研究人員結(jié)合樣品分析認(rèn)為，月壤中的水絕大部分來自太陽風(fēng)。“太陽風(fēng)里有很多氫。當(dāng)太陽風(fēng)轟擊到月面，其中的氫與月壤里的氧結(jié)合形成了羥基或者水分子。”論文通訊作者之一、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員林楊挺說。

肖龍也認(rèn)為，太陽風(fēng)是月球水的可能來源之一。他解釋道，水的形成需要氫和氧，原始月壤中氫的含量極低，且大量的氧存在于月球礦物中，這不利于直接形成水。但是太陽風(fēng)中主要是氫，“當(dāng)這些氫注入月壤中時，就可能與月球礦物中的氧結(jié)合形成水或羥基”。