2700亿吨！嫦娥五号发现月球储水库，为何美国6次登月都没发现？

根据发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）杂志上的一项新研究[1]，中国科学家从嫦娥五号带回的月球样品中发现了水存在的证据，表明月球表面上可能储存着多达2700亿吨水。

当年，我国科学家想要研究月球上的资源，只能在0.5克的月球样品上做文章。这块月球样品只是被分割出来的一半，原先是1克重的月岩，由美国赠送给我国。在美国阿波罗载人登月期间，12名宇航员6次成功踏上月表，带回了381公斤的月球样品，那1克月岩就是来自于此。

终于在2020年，时隔将近半个世纪之后，嫦娥五号代表全人类再次前去月球正面进行采样。嫦娥五号在月表上一共采集了1.731公斤的月壤和月岩，其中包括在1米深的月表下挖出的样品。这一次，我国科学家终于有足够的月球样品来进行深入研究。

不远的将来，我国将会在月球上建造科研站，航天员将会在上面长期生活和工作，水的长期来源是一个需要解决好的重要问题。于是，我国科学家期望能够从嫦娥五号带回的月球样品中，找到月球上的水源。

过去，月球被认为是完全干燥的。因为月球表面几乎是真空的，而且被太阳照射时，月表的温度可以升高至120℃，任何液态水都会在这种环境中蒸发殆尽。

后来，美国宇航局（NASA）的月球探测器显示，在月球极地的永久阴影区中，长年处于-170℃的极地温度，那里存在着冰冻的水。但在月表的其他地方，想要找到水，基本上被认为是极为困难的。

在此次新研究中，我国科学家发现了月表水的天然存储库——玻璃珠。玻璃并不是只有人类能够制造，自然界中也会形成玻璃，例如，火山喷发出富含二氧化硅的熔岩，它们经过突然的冷却降温，就会形成火山玻璃。

不过，我国科学家此次发现有水的月球玻璃不是来自火山过程，而是撞击过程。由于月表基本没有空气阻力，小行星会以很高的速度直接撞击月表，并产生上千度高温，此时就有可能形成撞击玻璃珠。

嫦娥五号发现了大量的撞击玻璃珠，它们就像海绵一样，锁住了月表水。科学家估计，撞击玻璃的含水量为0.05%。按照这样的比例估算，月球上的撞击玻璃珠可能储存着多达2700亿吨的水，这些撞击玻璃珠就如同月球上的天然储水库。

那么，月表水又是来自哪里呢？

对嫦娥五号样品中的水进行分析后，科学家发现水源其实是太阳风。在温度高达100万度的太阳日冕层中，形成了大量的高能带电粒子，它们被高速喷射到太空中，由此形成了太阳风。

太阳风的主要成分为质子，也就是失去电子的氢原子核。由于月表是光秃秃的，太阳风可以直接轰击月表，质子与月表上的氧结合形成水或者羟基，它们会被困在玻璃珠中。

玻璃珠中的水很容易提取出来，这在未来的月球探测任务中非常有用。水不但可供航天员饮用，而且通过电解水，还能产生用于呼吸和氧化剂的氧气，以及用于制造燃料的氢气。因此，这些月表水是极为重要的月球资源。以此为基础，未来我们才有望在月球上大规模开采月球特有的矿物质、用于可靠核聚变的氦-3。

美国过去曾6次成功进行载人登月任务，带回大量的月球样品，为什么他们没有发现这些月球水？

原因可能在于这些水在月球上是分布不均匀的，与所在的区域有关。那些遭受撞击越多的月表区域，存在的水可能也越多。阿波罗载人登月去的地方，都是月表上非常古老的区域，他们采集到的月岩年龄最少也有31亿年，有些甚至超过44亿年。

相比之下，嫦娥五号去了较为年轻的月表区域，采集到的月岩年龄估计为20亿年。通过研究嫦娥五号的样品，可以寻找未来适合建造月球基地的区域。

参考文献

[1] Huicun He, Jianglong Ji, Yue Zhang, Sen Hu, et al. A solar wind-derived water reservoir on the Moon hosted by impact glass beads, Nature Geoscience, 2023, DOI: 10.1038/s41561-023-01159-6.