嫦娥五号实锤月表有水 光谱仪再立新功

中科院地质地球所行星科学团队与上海技术物理研究所、国家空间科学中心等单位的科研团队基于嫦娥五号所携带“月球矿物光谱分析仪”探测的数据研究获得了月球表面原位条件下的水含量。相关研究成果在线发表于《科学-进展》杂志上。

作为离地球最近的天体，月球在人类宇宙探索历程中有着非常重要的地位。无数科幻作品都曾想象在月球上建立人类基地，美国航空航天局更是计划将这一幻想变成现实，通过“阿尔忒弥斯计划”在月球表面建立一个长期生存基地作为人类探索火星的前哨站。而人类能否在月球上长期生存，月球上有没有水存在是一个有着关键影响的因素。水不仅能饮用，还可以分解成氢气和氧气，其中氢气可以作为火箭燃料，氧气则可用于呼吸。

“阿波罗计划”使人类登上月球并获得了大量月球样品，而无论是通过留在月球表面的仪器检测还是直接检测待会地球的样品都没有发现水的存在。因此，在很长的一段时间内，人们都认为月球上不存在水分。

随着探测技术的发展，光谱仪开始成为月球探测的主要工具。2008年印度“月船一号”发射，在月球环绕轨道运行将近一年。其搭载的月球矿物绘图光谱仪在月球上发现了水存在的痕迹，并且纬度越高，水含量越大。后续“卡西尼号”、“深度撞击号”等探测器都利用光谱仪了验证月球上存在水分。然而这些探测都不是在月球表面近距离进行的。

2020年我国月球探测器嫦娥五号发射并成功着陆月球。着陆后，嫦娥五号在完成月球钻取采样及封装的同时，也利用携带的月球矿物光谱分析仪对采样区月表目标进行光谱探测和分析。月球矿物光谱分析仪采用声光可调滤光器作为分光器件，实现了0.45-0.95μm成像光谱探测，0.9-3.2μm光谱测量，可对月表采样约3m×3m区域进行多光谱摆扫成像与机械臂采样点的全光谱精细光谱成像测量。

通过对月球矿物光谱分析仪测量结果的数据分析，研究团队发现嫦娥五号采样区的水含量在120 ppm以下，而岩石中的水含量约为180 ppm。相当于1吨月壤中大约有120克水，1吨岩石中大约有180克水。这些水以水分子或羟基的形式存在，需要通过加热才能得到液态水。

嫦娥五号带来的突破不仅只是通过月表原位探测发现月球有水，还在于其带回的月球样品对于研究月表水分分布、来源等问题有着显著帮助。据研究人员分析，月壤中的水主要来自太阳风与月球表面的撞击，而岩石比月壤多出来的水可能来自月球内部。

目前，对于月球水分的研究仍处于起步阶段，离支持月球基地建设还有很长一段距离。接下来，嫦娥六号、嫦娥七号将在嫦娥五号科研成果的基础上，继续从原位和轨道两个方面探测月表水的含量和分布。