月球水冰知多少

作者: 金士锋

在月球极区某些终年不见阳光、温度低至零下200摄氏度的陨石坑内,可能埋藏着一种晶莹的矿产——水冰。

水冰,是由水分子在低温环境下结晶形成的固态水,它们被封存了数十亿年,不仅是破解月球身世之谜的钥匙,还可以为人类驻留月球、迈入深空提供重要保障。2026年,嫦娥七号探测器将启程前往月球南极,开启一场激动人心的寻找水冰之旅。

为何执着于在月球找水

月球作为地球的邻居,其表面曾被认为是一片干燥的荒漠。直到近年来,科学家才发现月球南极的阴影里,或许藏着比钻石更珍贵的资源……

建造“月球小镇”的基石

水是生命之源,在月球上,水的价值更是远超我们的想象——从地球运送1瓶矿泉水到月球的成本,足够在地球上买一辆汽车。若能在月球就地开采水冰,不仅能解决航天员的饮水问题,还能利用电解水技术分解出氧气——这都是太空生存的必需品。

有趣的是,科研人员已在实验中发现:拟南芥等植物能在月壤中发芽。嫦娥四号更是完成了人类首次月面生物实验——月球上长出了棉花的小嫩芽!未来,若能用月球水灌溉太空农场,或利用无土栽培技术种植,也许我们可以在月球温室里收获新鲜蔬菜和粮食。

星际旅行的“加油站”

从月球发射火箭比地球容易得多——月球的引力只有地球的约1/6,逃逸速度(使火箭刚好脱离引力控制的数值)仅约为2.38千米/秒,这一数值不到地球的1/5。并且,水冰分解出的液氢和液氧,还可以作为火箭发动机的燃料。想象一下:若未来能在月球南极建立起燃料工厂,月球南极或许会成为行星飞船停靠的“太空港”!

揭开冰封的宇宙记忆

科学家猜测,水冰或来自40亿年前的彗星撞击,或来自太阳风与月壤的奇妙化学反应。就像考古学家通过化石研究恐龙时代,科学家也能从水冰中读取太阳系早期的“日记”,甚至能寻找地球海洋起源的线索。

月球水冰知多少0
嫦娥五号带回样品中发现的分子水矿物(供图/中国科学院物理研究所)

人类探月史上的“寻水之旅”

开始,人类仅仅是在一个陨石坑底部发现有水冰沉积的可能,这片区域的体积有6万~12万立方米。2008年,印度月船1号携带的仪器在月球极区的广泛区域内,捕捉到水(H2O)或羟基(OH)的红外光谱特征,暗示月球极区含有富氢物质。2009年,美国探测器撞击了月球南极凯布斯陨石坑,在扬起的尘埃云中检测到了约150千克水汽(约300瓶矿泉水),还发现了甲烷、二氧化碳等分子的痕迹。

2024年,我国科研人员在分析嫦娥五号带回的来自月球风暴洋的月壤样品时,发现了一种含有结晶水的特殊矿物——“水合盐”,含水量高达40%。它的分解温度约100摄氏度,就像高熔点的水冰,从远古火山气体中结晶而来。

如何在月球南极找水?

月球南极的太阳高度角(太阳光入射方向和地平面的夹角)极低,光热条件差,且地形崎岖复杂,登陆挑战大。

月球的永久阴影区是太阳系中温度最低的区域之一,极端低温可达零下250摄氏度,远超常规探测设备的耐受极限。为此,嫦娥七号任务将采用“四器一星”的协同探测体系——轨道器、着陆器、巡视器、飞跃器及中继卫星。其中,飞跃器搭载降落缓冲和移动系统,可反复从光照区飞入深坑阴影区,以确定水冰的位置、数量和散布情况。

如果月球水冰探索进展顺利,到2040年,月球南极或将呈现这样一幅图景:在陨石坑外的阳光地带,高耸的光伏板始终朝向太阳,为基地提供源源不断的能量;在永久阴影区的极寒深处,采矿机器人正将水冰转化为生命之源——饮用水、呼吸用氧,以及星际旅行的绿色燃料。不远处,一座星际航站楼静静矗立,几艘满载液氢、液氧的飞船蓄势待发。天空中,地球宛如一颗水蓝色宝石,在宇宙中散发着静谧的光芒。

(责任编辑 / 王佳璇  美术编辑 / 周游)

经典小说推荐

杂志订阅