中國在12月啟動了月球 取樣返回任務，開啟了新一輪的月球探測熱潮。包括俄羅斯、印度、中國、日本和美國在內的國家至少有八艘航天器計劃在未來三年內在月球表面著陸。
有史以來第一次，即將到來的幾個任務將探索月球上一些最引人入勝，但也最敏感的區域——月球兩極。研究人員對研究這些區域陰影隕石坑中冰凍的水感到興奮。但他們也擔心，更多月球探測可能會汙染他們想要研究的冰。
冰對科學家來說因各種原因很重要。有些人想分析原始樣本，以解開地球和月球在數十億年前如何以及何時積累水的線索。另一些人則希望開採冰作為未來月球基地火箭的燃料。
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探險家現在面臨著複雜的選擇。他們是立即開始挖掘，以研究出開採冰並將其轉化為燃料的過程？還是緩慢進行，以仔細儲存冰中編碼的科學記錄？印第安納州聖母大學的地球科學家克萊夫·尼爾說：“現在，我們有一些科學家說我們不能靠近它，因為我們會破壞它。” “另一些人則說我們需要它，所以我們就要去爭取它。”
這些緊張關係需要儘快解決——尤其是在NASA計劃向月球南極傳送一系列任務之際，這些任務從2022年的機器人著陸器開始，並在幾年後以宇航員自1972年以來首次踏上月球而告終。
上週，美國國家科學、工程和醫學院（NASEM）的一份有影響力的報告 認為，航天機構需要優先考慮他們希望從月球兩極獲得的科學成果，以便有效地探索它們。國際空間研究委員會（COSPAR）負責制定空間探索的最佳實踐，也在評估情況，並將於未來幾個月內決定是否為前往月球的航天器釋出新的指導。NASA正在等待COSPAR的決定，然後可能會更新自己關於如何負責任地訪問月球的規定。
隨著月球探測的增加，“我們有義務不對未來的科學調查造成損害”，NASA位於華盛頓特區總部的行星保護官麗莎·普拉特說。問題是，“我們如何才能做對？”
必然的衝突
沒有任何航天器直接探測過月球兩極及其潛伏在那裡的冰。唯一 接近的任務是印度的“維克拉姆”著陸器，它在2019年墜毀在距離月球南極約600公里的地方，而不是著陸並研究表面。中國正在計劃嫦娥六號任務，該任務可能會訪問月球南極，最早可能在2023年採集冰和岩石並返回地球。它將是 嫦娥五號的後續任務，嫦娥五號於去年12月從中緯度地區採集了岩石。日本和印度也一直在討論一項前往月球南極的機器人任務，俄羅斯和歐洲也是如此。
還有NASA。在美國總統唐納德·特朗普的領導下，該機構一直在準備一系列以月球兩極為重點的任務。根據目前的計劃，NASA將在2022年向南極傳送兩個機器人著陸器，然後在2023年傳送一個更大的機器人漫遊車，名為VIPER。它將把一米長的鑽頭插入月球土壤中以開採冰。最早在第二年， 人類將會抵達 並開始探索冰冷的隕石坑。NASA上個月釋出的一份 NASA報告稱，他們的目標之一可能是收集冰，並將其冷凍後運回地球的實驗室進行研究。
探險家汙染月球冰的可能性是五十年前沒有人預料到的問題，當時阿波羅號宇航員成為首批登上月球表面的人類。當時，研究人員認為月球是乾燥的。直到最近十年左右，他們才意識到月球的許多地方都有水，包括在黑暗的極地隕石坑中冰凍的水。科學家們甚至在月球上至少一個陽光照射的地方發現了水，它存在於原本乾燥的土壤中的礦物質中。
所有這些水可能是透過富含水的 asteroid 或彗星到達月球的，也可能是透過太陽風轟擊月球表面到達的。其中一些可能來自月球內部，從富含水的內部透過火山爆發噴出。無論其來源如何，月球的水都蘊含著至關重要的科學資訊。
月球兩極缺乏陽光照射的隕石坑內的冰可能已經積累了數十億年。如果是這樣，它不僅儲存了月球早期歷史的記錄，也儲存了地球早期歷史的記錄。月球可能是大約45億年前，一個巨大的物體撞擊新生地球時形成的，撞擊揚起的碎片聚結成月球，並將它們的歷史緊密聯絡起來。在地球上，包括板塊構造在內的地質活動已經抹去了地球早期歷史的大部分記錄。但是月球沒有這種活動——是一個完美的研究物件。
NASA艾姆斯研究中心位於加利福尼亞州莫菲特菲爾德的行星科學家阿里爾·德意志說：“月球水的歷史為了解太陽系如何隨時間演變提供了很多線索。”
汙染站
由於月球冰的重要性，許多研究人員對如何探索它持謹慎態度。特別是，一些人一直在研究火箭尾氣對冰凍礦藏可能造成的汙染影響。
馬里蘭州勞雷爾市約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室的行星科學家帕瓦蒂·普雷姆及其同事最近模擬了一箇中型著陸器在南緯70度到達月球——距離南極冰雪覆蓋的隕石坑幾百公里。模擬顯示，即使火箭不會釋放太多水，但它釋放的水會擴散到月球周圍，並在那裡停留一段時間。即使在2個月球日（地球上的2個月）之後，火箭釋放的水仍然有30-40%存在，主要凍結在月球的夜側。“主要的結論是，水蒸氣真的無處不在，”普雷姆說。因此，月球的極地冰已經被過去的探險家汙染了。
國際組織COSPAR一直在詢問數百名行星科學家，他們有多擔心月球探測可能會干擾兩極的科學研究。歐洲航天局位於荷蘭諾德維克的行星保護官、COSPAR行星保護委員會副主席格哈德·克米內克說，在2020年一項調查中，超過70%的受訪者表示，他們擔心汙染可能會破壞月球冰中儲存的科學記錄。
在提交給NASA的 一份白皮書 中，包括普雷姆和德意志在內的19位科學家提出了他們所謂的“起源優先”任務，目標是前往月球兩極之一的陰影隕石坑。目標是在月球探測活動增加之前收集相對原始的冰樣本，以幫助科學家確定那裡的冰是如何隨著時間推移而積累的。中佛羅里達大學位於奧蘭多的空間科學家、該論文的合著者埃絲特·貝爾特蘭說，這樣的任務將告訴他們冰的科學記錄有多珍貴，以及是否應該推遲採礦活動。
NASA目前沒有為“起源優先”任務分配資金，並繼續計劃向月球極地地區傳送多艘航天器。但該機構正在傾聽那些擔心出錯的科學家的意見，並打算謹慎行事，該機構的行星保護官普拉特說。“我們需要在資源利用的驅動力與科學發現和知識的需求之間取得平衡，”她說。
與此同時，如果COSPAR透過新的月球探測指南，NASA和其他國家的航天機構也可能會這樣做。COSPAR目前的指南要求各國保留一份清單，列出所有在前往月球的任務中攜帶的有機材料——如碳複合材料、油漆和粘合劑。克米內克說，擁有這樣的清單有助於減輕對汙染的擔憂，因為它告訴科學家究竟有哪些人造材料進入了月球環境。一個可能的改變可能是未來的任務也要保留一份清單，列出他們可能從火箭或生命支援系統中排放的氣體。克米內克說，包括中國航天局和SpaceX和藍色起源等商業公司在內的相關參與者已經與COSPAR進行了會談，討論這些可能的改變。
決策，決策
然而，隨著這些討論的繼續，一些科學家並不太擔心汙染問題。尼爾和其他人指出，火箭尾氣中的水蒸氣只在月球表面的最頂層沉澱成薄薄的一層——因此，不需要太多工作就可以挖掘到它下面，到達下面未受干擾的冰層。上週的NASEM報告也指出，汙染埋藏冰的風險很低。科羅拉多礦業學院位於戈爾登的行星科學家凱文·坎農認為，探索月球冰所引入的少量汙染，與弄清楚所有冰的分佈位置和方式的科學進步相比，是微不足道的。他一直在繪製最大、最容易獲得的冰礦藏可能存在的位置。
其他人提出了幾個保護月球冰的想法。一項提議是保留月球的一個極點用於科學研究，同時開放另一個極點用於採礦和勘探。另一項是為一些冰雪覆蓋的隕石坑劃定禁區。有許多這樣的隕石坑，從比人手還小的微小坑窪到直徑10公里的隕石坑——科學家說，並非所有隕石坑都需要探索。
“我們需要做的一件事是確保我們有遠見，”普雷姆說。“誰知道未來幾代人可能想做什麼樣的科學研究呢？”
本文經許可轉載，並於 2020年1月5日 首次發表。