我们终于有了月球上水的详细地图

水是地球上生命的关键，也是人类环游太阳系的关键。将它拖上航天器是一项沉重的资源，因此最好尽可能从目的地获取它。值得庆幸的是，月球上已经有一些水了——天文学家刚刚更好地了解了它的确切位置。

SOFIA 机载天文台（于 2022 年 9 月完成最后一次飞行）的最新观测绘制了月球南极附近水分子的详细地图。这些结果最近被《行星科学杂志》接受，并在上周的年度月球和行星科学会议上发表，它们正在回答地质学和未来人类探索的一个关键问题：我们在哪里可以在月球上找到水？

科罗拉多大学行星科学家保罗海恩说：“我们真的不知道[水]在哪里，有多少，或者它是如何到达那里的基础知识。”

美国宇航局 2010 年的 LCROSS 任务首先引起了人们对月球南端的兴趣，当时它的雷达显示冷冻水储存在太阳光无法到达的地方，比如陨石坑底部。印度月船探测器的一系列后续观测为月球水提供了进一步的证据，但有一个问题——天文学家确定可能的水分子 (H₂O) 可能是氢和氧的不同排列，称为羟基 (OH ).然而，SOFIA 有能力搜索更广泛的分子特征，这意味着它可以扫描确定的水标志，而不是可能与羟基混淆的东西。

“这些对 SOFIA 的观察很重要，因为它们明确地绘制了月球阳光照射表面上的水分子，”这项新研究的合著者、美国宇航局月球科学家凯西·霍尼博尔说。准确的冰区地图可以帮助行星科学家区分水在月球表面移动的不同方式，并了解赋予生命的化合物最初是如何到达那里的。

“我们在阴暗的地方看到更多的水，那里的地表温度较低，”SOFIA 主任兼该论文的第一作者 William T. Reach 说。这类似于背向太阳的滑雪场如何在地球上保留更多的雪。

研究人员正在考虑两种主要情景来解释月球水的起源：撞击月球的彗星蒸发的水，或很久以前形成的火山矿物中的水。SOFIA 数据还没有帮助他们缩小来源范围。“这些都是观察结果，它们并没有贴上漂亮、整洁的解释标签，”Reach 补充道。

尽管他的团队仍在弄清楚所观察到的水的来源，但检测到它可能对未来的人类太空探索大有裨益。未参与该项目的加州大学洛杉矶分校行星科学家泰勒·霍瓦特 (Tyler Horvath) 说，对月球南极有水的自信主张解释了“为什么我们如此专注于这些地区，以进行下一阶段的人类和机器人月球探索”。

不幸的是，SOFIA 无法继续绘制月球水图——改装后的波音 747 和望远镜现已退役到亚利桑那州图森市的皮马航空航天博物馆。“我希望这些结果有助于为在不久的将来开发另一个这样的机载天文台铺平道路，”Horvath 说。

尽管该项目未及时结束，但 SOFIA 在其最后一次飞行中成功地完成了对月球以及其他天体目标的大量观测。事实上，它产生了如此多的数据，以至于科学家们仍在对所有数据进行分类。SOFIA 的发现“将持续多年，”Honniball 说，并且可以让团队为未来的任务做好准备，所有这些任务都将解决有关 H₂O 的问题。一些主要的例子包括今年晚些时候发射的加州理工学院的月球开拓者轨道飞行器、美国宇航局的寻水挥发物调查极地探索漫游者 (VIPER)，当然还有美国的 Artemis 计划，该计划的目标是最早在 2025 年将人类降落在卫星的南部地区。

这些即将开展的项目还承诺将月球土壤样本送回地球的诱人前景，这是自阿波罗计划以来（至少对美国人而言）从未发生过的事情。“在实验室里，即使是一粒颗粒也像一个世界，讲述着月球上物质的历史和演化故事，”Reach 说。在动手实验中实际使用月球冰样本最终可以确定水在月球上的形态。

在那之前，行星科学家们将继续研究 SOFIA 的月球地图，尽可能地榨取最后一滴信息。