近日，我国嫦娥五号月壤研究有了新的进展——由中国科学院宁波材料所、中国科学院物理所等单位组成的科研团队，经过3年的深入研究和多次验证，发现了一种全新的方法，可以从月壤中大量制备水。

▲科研团队

研究人员发现，月壤中的矿物含有丰富的氢元素。在加热到高温后，氢将与矿物中的铁氧化物发生氧化还原反应，生成单质铁和大量的水。当温度超过1000℃时，月壤会融化，生成的水将以水蒸气的形式释放。据计算，每吨月壤能产生大约51至76公斤的水，相当于一百多瓶500毫升的水。

▲月壤加热过程中水和单质铁的形成过程以及各种主要矿物的含水量对比

▲通过加热月壤收集月球水的原位开采与利用策略示意图

专家指出，这一策略将为未来的月球科研站和空间站建设提供重要的设计依据，并有望在后续的嫦娥探月任务中发射验证性设备，以进一步确认其可行性。

月球的宝藏

无论是几千年前东方神话中的嫦娥奔月，还是100多年前西方小说家凡尔纳发表的科幻名作《从地球到月球》，人类探索月球的梦想从未消退。

长期以来，月球被视为人类实现地外常驻的潜在地点。尽管早在20世纪60年代，人类就已经踏上月球表面，但要实现月球常驻甚至建立月球基地，仍需解决一个关键资源问题——水。为何这种在地球上常见的物质成为人类在月球常驻的关键？因为月球上的水至少具有以下三个重要意义。

首先，科学意义上，月球形成初期的大撞击事件可能导致了全球性的岩浆洋的形成，水存在于原始岩浆洋中，影响着岩浆的流动性和物理化学性质，对岩浆洋的结晶序列和月壳厚度具有重大影响。水的存在还可以降低月幔岩石的熔点及岩浆的黏度，导致火山喷发更加活跃和剧烈。

▲月球的形成过程

由此可见，水是制约月球热演化历史的关键线索，也持续影响着月表的地貌特征。由于板块构造活动，地球表面极少保留太阳系早期的信息，而月球作为一个地质时间胶囊，有可能揭示早期太阳系的状况。月球两极永久阴影陨石坑中发现的水冰，可能含有古老的有机化合物和挥发物，月球表面的月壤中可能储存了大量的来自地球早期的挥发物，这为人们研究太阳系的起源和早期演化提供了独特的资料。

其次，经济意义上，月球水的开采可能带来丰厚的回报。太空采矿概念已经引起关注，水是开采的主要目标之一，因为它有可能转化为氢和氧，而氢和氧是有价值的火箭推进剂成分。这将使月球能够充当航天器的补给站，从而大大降低从地球运送补给的相关成本。

此外，由开采月球水引发的技术突破也能够应用于地球资源的开采、提纯、转化和利用，带来经济回报。

最后，战略意义上，采集和利用月球资源的能力关乎国家威望和地缘政治影响力，月球水的存在使其成为一种战略资产。各国都热衷于利用月球资源来确保其在太空的自主权，并为未来的太空事业奠定基础。对月球水的共同兴趣可以成为国际合作的催化剂，促进弥合政治经济分歧的伙伴关系，保证和平、可持续地利用太空。

漫漫寻水史

多个国家的航天机构已加入定位、评估并最终提取月球水的全球“寻宝”竞赛中。这场将科学研究、经济利益和国家战略结合在一起的“寻宝”竞赛有哪些国家参与？为了在月球找水，他们又做了哪些努力？

1961年，美国科学家肯尼思·沃森等人率先提出，月球上可能存在水冰的假设。他们认为，月球的两极常年寒冷阴暗，其中的撞击坑底部可能存在大量水冰。

1976年，苏联发射了月球24号探测器，这是苏联“月球计划”中发射的最后一个探测器，其任务是从月壤中取样并送回地球。苏联科学家从采集的样品中检测到了水。

1994年，由美国弹道导弹防御组织和美国宇航局共同研发的探测器“克莱门汀”，利用紫外与近红外相机探测月球两极。科学家根据回传的图片认为，极区永久阴影区的月壤中存在水冰，但此结果受到部分科学家的质疑。

1998年，美国发射了月球勘探者号探测器，这是美国宇航局“发现计划”中第三个探测器，主要为月球极轨道观测任务而设计，携带了一台中子谱仪。在进行了为期10个月的对月观测后，科研人员根据探测器发回的数据资料分析，月球的北极和南极地区存在氢元素，这表明月球两极下面可能存在冰态水。而且中子光谱仪的测量数据表明，月球北极和南极地区还分别覆盖有含水量为3.4%和2.2%的冰土层。

▲南极-艾特肯盆地，月球勘探者号就发现这里存在水冰

2008年，印度发射了月船1号无人探测器。这艘肩负印度首次飞离地球使命的探测器，在2009年8月之前一直在轨道上观测月球。2009年，“月船1号”月球矿物质绘图仪得出的结果帮助科研人员检测出了月球上存在水的证据。2018年，美国夏威夷大学的科研人员通过分析“月船一号”搭载的月球矿物制图仪的数据，找到了月球上存在水冰的证据。

2020年，我国长征五号运载火箭成功发射嫦娥五号探测器。经过约19个小时月面工作，嫦娥五号探测器顺利完成月球表面自动采样，并按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中。

同年12月17日，“嫦娥五号”从月球带回1731克月壤样品，在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆。科学家对“嫦娥五号”样品的最新研究显示，月表中纬度区域太阳风在月壤颗粒表层中注入的水比以往认为的更多，而月球高纬度区域可能含有大量具有利用价值的水资源。

▲嫦娥五号采样区和返回样品

2024年7月23日，中国科学院物理研究所宣布，我国科研团队在嫦娥五号月球样品中，发现了一种富含水分子和铵的未知矿物晶体——ULM-1。这是科学家首次在月壤中发现分子水。

▲ULM-1的照片和成分组成

未来，我国“嫦娥七号”将在2026年以绕、落、巡、撞的方式，对月球南极的水资源进行详细探测；“嫦娥八号”将在2030年之前，初步形成长期科学探测与实验、原位资源利用，国际月球科研站将在月球表面和月球轨道长期自主运行……可以看出，月球水将在未来的太空探索中扮演重要角色，为人类文明走向太空奠定坚实基础。

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