十一年前，三個航天器改變了我們對月球的固有看法。機器人收集的資料表明，地球唯一的天然衛星並不是乾燥多塵的沙漠。航天器發現了有水的化學跡象。我們的月亮起碼是潮溼的。

科學家們無法透過化學特徵來明確地確定有多少水分子（H2O）和羥基（-OH）。2009年的發現使科學家們懷疑月球的“水”大部分是羥基，因為它比分子水更穩定。

週一，發表在《自然天文學》雜誌上的兩項研究再次書寫了月球水的故事。

在第一項研究中，科學家們用紅外線掃描月球表面，以極其清晰的方式將化學特徵的來源歸零。

他們確定月球表面主要是水，而不是羥基。

夏威夷大學的行星科學家，另一項新研究的合著者李帥說：“這種檢測對於分子水來說是非常獨特的。” 水印在月球亮面上被檢測到，分子暴露在紫外線輻射下，並且溫度在日際之間波動劇烈。雖然令人感到驚訝，但結論確實如此，這就是水。李帥說：“根據我們的知識，別無其他。”

李帥在月球表面尋找水已有多年，並參與了2018年探測月球兩極水冰的科學家團隊。冰被困在月球表面永久陰影的區域中，這些區域永遠不會得到陽光的青睞。在第二項研究中，另一組研究人員認為，水冰可能更為廣泛的存在於月球表面的陰影中。

兩項研究表明月球比我們以前認為的更潮溼，這樣展示了在人類和機器人探索中利用月球資源的潛力。

SOFIA的成功

研究月球上的水需要一個巨大的航天望遠鏡。

這一發現的關鍵之一是平流層紅外天文臺，即SOFIA，這是一架定製的波音747，其機身背面裝有望遠鏡。該飛機由美國國家航空航天局（NASA）和德國航空航天中心DLR運營，飛行高度約43，000英尺。在飛行過程中，它在後部開啟一個艙口，將望遠鏡對準天空，並在紅外光下研究宇宙。

SOFIA避開了近地望遠鏡遇到的問題。“我們與月球之間有大量的水，”馬里蘭大學的天文學家傑西卡·陽光（Jessica Sunshine）解釋說，他是“深度撞擊”任務的成員，該任務於2009年幫助探測到月球上的水訊號。地球下部大氣中充滿水蒸氣，可能會使紅外訊號模糊。

747天文臺被設計成可以在地球上方飛行得足夠高，以至於大部分水蒸氣都不會干擾觀測結果，這使它可以清晰地觀察月球表面是否有H2O的跡象。Sunshine說：“令我驚訝的是，沒想到這一切會來的這麼快。”

研究團隊於2018年將SOFIA望遠鏡對準月球，發現了兩個陽光照射的月球表面：一個位於高緯度的克拉維斯火山口附近，另一個靠近赤道。

水存在的檢測圍繞著水分子的彎曲和拉伸。水由兩個氫原子和一個氧原子組成。當光照射水分子時，原子吸收該能量，折射光並反射。發出的光對水分子具有特異性，其他材料不會顯示出相似的光訊號。

團隊在克拉維斯火山口附近發現了水。

李帥說：“這與我們在地球上喝酒是一樣的。” “水分子的丰度極低，需要處理數千公斤的月結石才能得到1公斤的水。”

但是，它如何在表面上產生和維持水分是一個新難題。月球表面容易受到微隕石，宇宙射線和太陽風的轟擊。研究小組認為，水很可能被撞擊或顆粒之間的玻璃所困，可以將其與極端環境隔離。

團隊指出，太陽風可能有助於在表面上產生水。太陽丟擲氫原子與月球碰撞。研究小組在克拉維斯隕石坑周圍發現了很少的羥基，他們提出微隕石的撞擊可以幫助動員氫和氧原子，將其轉變為水。

月球有斑點和凹陷：月球表面與太空岩石相撞砸出的隕石坑。 Sunshine說：“你看到到的每一個坑都有隕石坑。”

隕石坑創造了足夠多的山脈地形，出現了太陽光被完全遮擋的月球區域。月球上的某些地方從未見過陽光。月球的兩極存在著永恆的黑暗廣闊區域，稱為永久陰影區或PSR。

在那裡，無休止的黑暗使溫度下降到負華氏300度（負184攝氏度）。任何由彗星或小行星沉積的水都會被困住，變成冰，然後永無天日。

研究人員利用來自美國宇航局（NASA）的“月球偵察軌道器”（Lunar Reconnaissance Orbiter）的資料，發現PSR以較小的比例存在於月球的大部分表面。研究人員在週一《自然天文學》（Nature Astronomy）的第二篇論文中詳細介紹了這些“微冷阱”，並提出了使用數學模型來模擬廣泛分佈陰影場所。

根據這些模型，冷阱的數量可能是以前認為的兩倍，而且很多可能只有1釐米。他們還沒有在這些陷阱中發現水冰，但是如果那裡有冰，那麼它可能會成為未來登月任務的重要組成部分。Sunshine說：“將來，我們不必將宇航員送往這些更大、更硬的地方。”

微型冷阱也可能包含來自最近月球撞擊的水，這為科學家們提供了一種研究最近水沉積的方法，並將其與兩極可能在數十億年前發生的兩極更大的火山口的水相比較。

月球的未來

美國宇航局正努力透過阿耳彌斯計劃重返月球，該計劃的目標是到本世紀末在月球表面建立永久性基地。任何未來的月球基地都可能會利用月球表面的資源，這一過程稱為原地資源利用。

“月球表面的水可以用於許多非常重要的事情，例如維持宇航員、火箭燃料或發電產生氧氣和氫氣，或進行園藝實驗，”澳大利亞科學計算建模專家克雷格·林德利（Craig Lindley）說。 CSIRO機構開發了繪製月球水冰圖的技術。

包括NASA和歐洲航天局在內的少數幾個航天局正在研究從月球上識別和提取水的方法。NASA希望探索月球南極的未知區域，有可能將該區域用作進一步探索太陽系和前往火星的發射臺。如果水能像新研究所表明的那樣豐富，那麼促進登月和在月停留時間就增加了，但是距離開採這些資源還有很長的路要走。

未來的任務將包括漫遊者，例如NASA VIPER，以更詳細地研究南極。

這些活動引起了另一個重要問題，即

如何公平、平等地利用月球資源。

如果所有水和水冰都侷限於月球的某些區域，這會給國際合作帶來麻煩嗎？1967年的《外層空間條約》包括一項原則，即月球和其他物體應僅用於和平目的，並且各國不能對月球享有主權。NASA自己的

《阿耳彌斯協議》（Artemis Accords）

最近由八個航天國家簽署，確認了必須如何利用月球資源造福人類。

但是，對月球資源的管理仍然是一個備受爭議的話題，《阿耳彌斯協議》並未明確禁止在月球上開採的水和其他物質的商業化。缺席的國家是俄羅斯和中國，

毋庸置疑，該協議是美國建立自己的準法律規則以利用空間資源權力的奪取權。