認為月球是一個乾涸、荒涼世界的觀點可能完全是錯誤的。
對印度空間研究組織“月船1號”軌道飛行器（於2008年至2009年在月球執行）資料的最新分析顯示，研究人員所說的確鑿證據表明月球表面存在裸露的水冰。這些資料由美國宇航局月球礦物學繪圖儀（M3）光譜儀（搭載在印度探測器上）收集，幾乎證實了早期任務中暗示月球兩極永久陰影隕石坑中潛伏著水冰沉積物的廣泛但初步的證據。這些沉積物可能在未來支援載人月球前哨站，同時也揭示月球歷史中 ранее 隱藏的篇章。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水冰的近紅外吸收特徵的測量，該研究的作者得出結論，冰僅在隕石坑陰影區域的約3.5%處裸露，並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空氣岩石世界（如水星和穀神星矮行星）上發現的類似沉積物有很大不同，在這些天體上，永久陰影隕石坑中的水冰更豐富且純度更高。
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一項歷時數十年的發現
“在我們的工作之前，沒有直接證據表明月球表面存在裸露的水冰，”夏威夷大學馬諾阿分校的行星科學家、主要作者李帥說。幾十年來，從地球對月球極地地區的雷達掃描以及繞月飛行器都傳遞了模稜兩可的結果。他說，同樣，美國宇航局仍在環繞月球的月球勘測軌道飛行器攜帶的儀器也無法直接、明確地探測到水冰的存在。事實上，他指出，過去許多關於月球上“水”的說法實際上只是探測到月球表面富含氫的、極度乾燥的礦物質。
同樣，李帥補充說，儘管美國宇航局的月球隕石坑觀測和感測衛星（LCROSS）任務在2009年確實發現了月球水的跡象，當時它向月球南極附近Cabeus隕石坑的永久陰影區域發射了探測器，但這些水不一定來自表面裸露的冰。“LCROSS是一項偉大的任務……然而，從這項任務中得出表面裸露冰的結論是基於建模；它是間接的。而且，南極地區只有一個數據點，”李帥說。相比之下，他指出，M3資料中水中“非常獨特”的光譜特徵無可辯駁地表明，月球兩極地區隕石坑底部存在裸露的冰。
倫敦大學伯貝克學院的行星科學家伊恩·克勞福德（Ian Crawford）說：“這些結果對我來說似乎非常有說服力。”他沒有參與這項研究。
李帥和其他研究人員表示，既然這些沉積物已被發現在月球表面裸露，它們就可以更容易地用於為未來的探索提供燃料並維持人類前哨站。冰可以融化和蒸餾以提供飲用水，也可以分解成其組成成分氫和氧，以產生可呼吸的空氣以及火箭推進劑。
一層霜狀薄層——還是冰山一角？
然而，在任何水被用於探索性收益之前，大多數科學家更希望知道那裡有多少水，以及它是如何到達那裡的。
美國宇航局艾姆斯研究中心的前LCROSS首席研究員安東尼·科拉普雷特（Anthony Colaprete）表示，冰的不均勻分佈是確定其歷史的關鍵。“假設[它]不是測量效應，這對我來說意味著這些水冰斑塊與當前持續的水源不處於平衡狀態，”科拉普雷特說。更均勻的分佈——就像在水星兩極隕石坑中看到的冰那樣——可能表明冰是由富含水的彗星或小行星的週期性撞擊提供的。
但是，如果月球極地冰不是近期地質撞擊事件的產物，那麼它來自哪裡？“一種可能性是它來自古代儲層，”科拉普雷特說，他指的是超過45億年的月球歷史的早期階段，當時火山噴發和巨大的撞擊可能短暫地賦予了月球溫暖潮溼的大氣層。那個逝去時代遺留下來的任何水冰沉積物都可能後來透過隨後的撞擊和太陽輻射被挖掘、混合和擴散到地表和周圍。
在論文中，李帥和他的合作者指出，冰的不均勻性可能是由於一種被稱為“真極移”的假想現象，即月球自轉軸的方向在很長一段時間內發生變化。在這種情況下，裸露地表冰的分佈將與月球極移改變其隕石坑在整個地質時期內暴露在陽光下的情況密切相關。
科拉普雷特說，由於對其起源以及M3觀測的侷限性的不確定性，目前不可能說月球極地隕石坑中潛伏著多少散裝水。“在[M3的]波長下，我們僅對頂部約10微米進行取樣，因此水可能是僅100微米厚的霜或薄層——或者它可能是‘冰山一角’。”
克勞福德說，需要的是來自低軌道衛星的更高解析度的繪圖，這些衛星可以使用中子光譜儀來探測地表之下——或者更好的是，現場機器人著陸器來獲取樣本。
一個被說服的社群
布朗大學的行星科學家、M3儀器的首席研究員卡勒·彼得斯（Carle Pieters）說：“當李帥第一次描述他想使用M3資料調查什麼時，我以為他瘋了。”她沒有參與李帥的研究。她說，儘管李帥工作背後的概念是合理的，但許多研究人員已經放棄在M3資料中尋找水冰，因為對於月球大多數陰影極地地區而言，M3資料的質量相對較差。李帥和他的團隊透過開發多個獨立的統計測試來解決這個問題，以證明資料表明的水冰是真實的，而不是巧合的僥倖。
彼得斯說：“這些年來，我學會了不要告訴一位聰明、精力充沛的年輕科學家，說某件非常困難的事情是不可能的。通常是這樣，但有時——就像現在這樣——我很高興感到驚訝。”“他們確實說服了我極地陰影中存在水冰。”
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