我们首次在月壤中发现了水，大家准备种点什么菜?

月球，这枚离你近期的天体，自古以来一直以来都吸引了人类眼光。而水是我们的生命之源，有关月球上存不存在水，这一问题困扰了专家几十年。近期，在中国嫦娥五号每日任务带到的月壤样本中，中科院物理研究所的陈小龙精英团队发现了一种含有水分和铵的矿物结晶 ——ULM-1[1]，这一发现为月球中存在水带来了全新的“石锤”直接证据，意味着将来深空探索的无限潜能，也给我们带来美好的遐想……

航天员在月球上种地的想象图丨图片由 AI 形成01、嫦娥五号的重要发现

月球上到底有什么水？这种情况早已困扰着专家几十年了。对 1969 年到 1972 年收集的强仕试品的研究发现，月壤中没有发现一切含水量矿物。自此，“月球是做的”一度成为月球科学合理的基本上的共识 [2]。

但是，最近几年的遥感技术和有效碰撞每日任务说明，月球上可能存水存有。首先是在月球两方面周边的永久性黑影陨坑中，接收到的很多水分 [3]。这种水分通常被认为是以水冰形式存在。

月球二级区域内的水冰丨彩色图库论文参考文献 [2]

(左) 月球两极区带有水冰位置 (浅蓝色点)，背景图的灰度值意味着外表温度，颜色越深就越凉；(右) 三处带有水冰区域内的反射光谱实例

此外，在高纬阳光照射区也发现了水分存有的征兆，这表明月球里的水可以水冰之外形式存在 [4]。但是，因为缺乏来源于月球上高纬和极地地区的样本，大家还没得到水分存有的确凿的证据。

“嫦娥五号”探测仪丨图源网络

2020 年 12 月 17 日，嫦娥五号试品舱成功着陆内蒙古四子王旗，带回 1731 克月球试品。这是中国初次进行地外天体样品采集，是人类 44 年以来再度取回来一个新的月球试品。嫦娥五号每日任务成功从月球上北纬度 43.058° 的地区取回来了月壤试品，这一着陆点的维度比强仕和月球每日任务高出很多，是迄今为止纬度最高的月球试品。嫦娥五号所取得的月壤试品为月球水科学研究带来了全新的机会。

02、此次发现的“水”究竟是什么？

因为月球基本没有地球大气层对太阳辐射量的隔离作用，当阳光照射到月球表面时，环境温度能够上升至 120 ℃。在这种高温环境下，一切液体都是会挥发消失殆尽，因此人们觉得月球上有不可能存在液体的。那么这次发现水到底是什么呢？

需要知道的是科学家发现的“水”并非大家喝得“水”。这儿光谱分析仪所探测到的“水”，是指矿物里的水分子或是甲基，在一定条件下才可以转化成大家喝进去。

这一矿物水为如何被发现的？以前，在嫦娥五号带到的月壤中，我们国家的研究团队从试品月壤 CE5C0400 中筛出 1,000 好几个矿物碎渣。在各种碎渣中，专家发现了一种棱柱形板块透明晶体，这类不确定的月球矿物被称之为 ULM-1（unknown lunar mineral-1）。

ULM-1 单晶体的图片丨彩色图库论文参考文献 [1]

专家运用多种仪器设备方式阐述了 ULM-1 的成分。结果显示，在这样的矿物中，水与铵以一种原料是 (NH4,K,Cs,Rb)MgCl3·6H2O 的化合物形式存在。这类化合物化学式里面含有高达 6 个羧基，水分在样本中的品质比较高达 41%。

为了保证这一发现准确性，专家还进行了严格的化学和氯同位素分析。纳米技术二次正离子质谱分析数据显示，该矿物的氯放射性核素构成和地球矿物明显不一样，与月球里的矿物相符合。科研人员还对于该矿物成分和形成标准展开分析，进一步消除了地球污染或火箭弹废气做为这类化合物的源头。因而，这类矿物便是实打实的“月球水”。

ULM-1 在月球产生设计效果图丨彩色图库中科院物理研究所

这类水合物矿物的发现揭露了月球上水分可能出现的一种形式 —— 水合物盐。与易挥发的水冰不一样，这类化合物在月球高纬度地区（嫦娥五号取样点）很稳定。这就意味着，即便在辽阔的月球太阳光照射区，也可能存在这类相对稳定的水合物盐。

03、月球上的水从哪儿来？

虽然现在大多数专家展开了广泛实验研究和遥感技术探寻，月球水起源和有机化学方式依然捉摸不定。专家明确提出，月球上的水主要有三个由来：

太阳风

太阳风是通过太阳光里的等离子和高能粒子所组成的带电粒子流，它不断从太阳表面喷出来并对外散播。太阳风里的氢氧根离子与月球表层的氧融合，构成了水分或甲基。这种氢氧根离子是较高能自由电子，它们也可以穿透月球表层并进入月球内部结构，与月球内部结构化学物质里的氧融合，产生水分。此方法同样也可以用以人力在月球上“生产制造”水。

来源于太阳表面高速氢氧根离子融入到月球表层并聚集在月壤颗粒物表面丨彩色图库论文参考文献 [5]

陨石撞击

很多行星和陨星通过月球，它们碰撞可能带来水与其他挥发性物质。此外，陨石撞击月球表面时产生的高温会熔融月壤，在此类当然过程中，往往会产生过千度的高温，这足以熔融四周的土壤层，从而形成玻璃状化学物质。同样来自嫦娥五号的另一项研究表明 [6]，月球上存在这类保存着水的玻璃弹珠，便是来源于小天体及其微陨石的碰撞，碰撞中产生的高温熔融了月壤，并且在慢慢冷后，产生带有水玻璃弹珠。这种玻璃弹珠被称作“碰撞玻璃弹珠”，他们有可能是月球的“迷你型水利枢纽”。

二块在太空中发现的碰撞玻璃弹珠，看起来非常的像金耀石丨图源网络

月球“当地水”

也是有科学家认为，月球产生时就有水。月球产生于 45 亿年前，那时候月球上估计就已经出现水啦。比如，专家发现月球的火山口湖在结构上存有水印痕，而月球的火山口湖构造很有可能来源于产生时候的岩浆活动。如今月球内部结构很有可能还含有水，这种水通过岩浆活动等形式扩散到月球表层。

还有理论觉得月球始于地球上和其它星体撞击，这些水说到底其实还是来自地球丨图源网络

以上三个由来很有可能都会造成月球上面有水。尽管此前发现的月球水一般归功于太阳风、陨星和陨铁等外界的源头，可是该研究说明，此次发现的 ULM-1 中含水更有可能是月球的“当地水”。与水冰对比，这类六化合物的耐热性比较强，再加上其高纬部位，可能有助于在光照的月球上很长一段时间地储存分子结构水。

另外值得一提的是，此次发现的 ULM-1 的分子结构和构成与地球上的近些年发现的一种稀缺火山区矿物类似。在太空中，该矿物是通过热石灰岩与含有水与氨的活火山汽体相互影响产生。

04、月球里的水有什么用？

在月球上找到能稳定存有水，为以后月球资源开发和利用带来了全新的概率。

最先，水是我们的生命之源，航天员在月球上进行长期检测任务后，需要大量生活用水。如果能够在月球上找到水资源，将大大降低从地球运输水成本费。再有就是通过这些水可开展作物栽培和农业。在月球基地内种植一些蔬菜水果、农作物等，有助于实现一部分食材的自力更生，降低从地球运送食材的成本和风险。对于此次的发现，科研人员陈小龙表明，“这种水合物矿物里面含有铵，铵是一种基肥，大家地球上的用的都是硝酸钾。另外还有少量钾，钾归属于钾肥，这一发现为日后人们在月球上种植作物给予非常大的概率”。

此外，根据水的电解，能够产生氧气和氢气。O2可以满足航天员吸气，而H2能够作为燃料，适用月球车与别的设备运行状态。

将来月球产业基地想象图丨图片由 AI 形成

总而言之，水在接下来的月球产业园区建设方面具有各个方面的关键运用。如果人类需在月球上创建产业基地并长期滞留，就需要将月球上水资源最大限度的运用起来。自然，月球上的水并不那么容易被开发，由于月球上的水大多数存在极端恶劣环境下，提取和生产加工这种水源将是一个极大的专业技术考验。

05、结束语

月球水科学研究远未结束。在科技人员看起来，确认月球中存在水并估计水流量，对”月球科学研究站”、“月球村”的规划和建设尤为重要。这类新发现的水分子的表现形态同时也为月球网络资源的研发和利用提供了新思路，很有可能改变生活月球资源开发方式。按计划，在我国以后发射嫦娥六号、嫦娥七号将会在原点和路轨尺寸再次检测月表水的含量、遍布，此项科研成果也将为嫦娥六号、嫦娥七号的科学目标完成提供助力。

此次从嫦娥五号的月壤样本中发觉分子结构水，毫无疑问是一个重要且令人激动的发觉。尽管对月球水资源的开发设计举步维艰，但相信随着科学技术的不断发展，对于月球上水资源都将有更多的了解，为我们未来在月球里的长期性停留与资源利用提供强有力的适用。或许会有朝一日，我们确实可在月球上生活、栽菜，能看到一个墨绿色的月亮。

文章内容封面照片由 AI 形成，并不是现实存在。

论文参考文献

[1]Jin, S., Hao, M., Guo, Z.et al.Evidence of a hydrated mineral enriched in water and ammonium molecules in the Chang’e-5 lunar sample.Nat Astron(2024).

[2]Team L S P E. Preliminary examination of lunar samples from Apollo 12[J]. Science, (1970）, 167(3923): 1325-1339.

[3]Li, S., Lucey, P. G., Milliken, R. E., Hayne, P. O., Fisher, E., Williams, J. P., ... Elphic, R. C.. Direct Detections of Surface Exposed Water Ice in the Lunar Polar Regions. LPI Contributions,2018),2087.

[4]Honniball, C. I. et al. Molecular water detected on the sunlit Moon by SOFIA.Nat. Astron.5, 121–127 (2021).

[5]Jia-Long Hao,Li,et al.NanoSIMS sulfur isotopic analysis at 100 nm scale by imaging technique,Frontiers in Chemistry,11,(2023).

[6]Honglei Lin et al.,In situ detection of water on the Moon by the Chang’E-5 lander.Sci. Adv.8,eabl9174(2022).

专家初次在返回月壤过程中发现分子结构水，科学网

中国科学家在月壤过程中发现含有水分子的矿物质，中国科学院之音

月壤过程中发现含有水分子的矿物质，中科院物理研究所 A02 组

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