科学家们长期以来一直怀疑地球的月球含有水。他们知道月球两极含有氢，这表明那里有冰冻的水。几十年来，研究人员一直在寻找直接证据来证实他们的怀疑。在本周 NASA 的一项重大公告 中，研究人员宣布他们在月球各地都发现了水的证据。
在一篇新论文中，研究人员利用对月球表面先前的了解，构建了一个该天体的三维计算机模型，并探测到了他们认为是可能隐藏着数十亿年历史冰块的微小阴影区。如果得到实地证据的证实，这一发现可能为水是如何到达地球以及月球为何仍有水等谜团提供更多细节，并增加月球未来在人类太空探索中扮演重要角色的可能性。
“我们寻找月球上的冰已经有大约十年的时间了，”科罗拉多大学博尔德分校大气和空间物理实验室教授、该研究的合著者保罗·海恩说。其中大部分工作都集中在月球两极附近的大型陨石坑，其中一些陨石坑与大峡谷一样巨大，众所周知，它们的温度足够低，可以维持冰的形成。
但在 2014 年，海恩和他的同事们试图弄清楚谷神星（Ceres）上的冰分布情况，谷神星是小行星带中的一颗矮行星，人们认为它像月球上最近发现的那样，表面也 trapped 了水。他们决定为谷神星创建一个地形图来识别 trapped 的液体，这时他们意识到类似的方法也适用于月球。
研究人员使用了三个数据源，这些数据源识别了月球表面的细节——来自 月球勘测轨道飞行器 (LRO) 的温度传感仪器，该仪器是一个目前正在观测月球的机器人航天器，以及该机器人上的摄像头，最重要的是，还有阿波罗任务的图像——来构建月球表面的三维模型，并估算可能保留冰冻水的永久阴影区域的发生率。这些被称为“冷阱”的小区域，大小从大约肚脐的直径到需要 10 分钟才能走过的更大的陨石坑不等。大多数位于月球南极附近，研究团队估计，这些冷阱加起来可以达到约 15,000 平方英里。
“在这些阴影中，我们通过 [LRO] 测量的温度足够低，以至于水实际上就像岩石一样，”海恩说。它就那样存在着，年复一年。其中一些可能已经存在了数十亿年——这可能意味着最古老的水可以告诉我们水最初是如何到达月球，或许也到达地球的。
“这些永久阴影中的冷阱就像垃圾收集器，”海恩斯说，每次有人登陆月球时，这些区域都会因为火箭燃料等人类活动留下的痕迹而受到轻微污染。海恩斯认为，在任何计划的长期载人登月任务之前，应该有机会获取样本进行科学研究。
如果一切按计划进行，NASA 的 VIPER 月球漫游车任务将于 2022 年登陆月球并采集一些这些急需的样本。NASA 将驾驶一辆大约高尔夫球车大小的漫游车在月球南部地区进行采样分析。
“能够获得实地验证将是很好的，”NASA 行星地质学家莎拉·诺布尔说。月球的微小阴影中可能存在冰冻水，她说，“这是那些回顾起来似乎显而易见的事情之一。”毕竟，我们知道月球上的水很可能是通过各种方式到达那里的，而大的冷阱能够保留住它们。
但“我们并不真正了解这些水的来源和去向，”诺布尔说。“它可能来自太阳风与月球岩石本身的相互作用。它可能来自小行星和彗星。其中一些可能是月球本身内部的原始水。”
月球上的冰冻水为行星科学家提供了诱人的机会。但它也可能使大规模的太空旅行变得更加可行。离开地球既昂贵又困难，因为你需要将所有东西都摆脱地球的引力场。“去火星或月球最难的部分就是离开地球，”NASA 研究科学家珍妮弗·赫尔德曼说。
近年来，NASA 以及其他公共和私营航天机构已经开始考虑，如果我们不再受限于从地球带来的资源，而是能够从太空本身提取所需资源（如水），太空探索将如何改变。
像联合发射联盟、蓝色海洋和 SpaceX 这样的公司“都对在月球上寻找燃料来源感兴趣，”科罗拉多矿业学院太空资源教授乔治·索尔斯说。至少理论上，月球水可以被开采，然后分离成氢和氧，前者可用于燃料。
这种方法称为就地资源利用（ISRU），将使太空探索成本更低，并可能使在 太空中花费更多时间 成为可能。例如，月球冷阱中的水理论上可以转化为火箭燃料或用作饮用水。
赫尔德曼说，在月球上开创 ISRU 技术，正如 NASA 在 Artemis 计划 中重返月球的计划那样，是很有意义的。她研究月球，但也致力于规划最终的火星之行，她说月球是一个显而易见的第二基地，因为它靠近可以开发出用于探测、提取和使用非地球来源水的技术。“这些都是我们对火星提出的同样的问题，”她说。
