文/孙天锡

　　美国国家航空航天局(NASA)希望能在2018年之前，将航天员重新送上月球，最终建立永久性月球基地，为登陆火星做准备；俄罗斯航天局也计划实现航天员登月并建造月球永久基地；而欧空局(ESA)则计划建设月球制氧工厂和其他设施，在月球上形成一个宇宙探索的前哨基地。

　　但是，这些重大计划都基于一个冒险的预言：在某个处于永久阴影下的月球极地陨石坑中能够找到水冰。于是，在月球上能不能找到水冰就成了焦点，成了月球探险成败之关键。

　　前苏联(Luna 1，1959)、美国NASA(Apollo 11，1969)、欧洲ESA(MORO ，2003)、日本(月亮女神，2007)和中国(嫦娥，2007)纷纷挤上了月球找水的独木桥，开始了前途未卜的月球找水历程。有的很直率，开诚布公地讲明要找水；有的则转弯抹角，留有余地，非常含蓄。

　　总的来看，国际上的月球找水从上世纪五十年代末到现在，大致经历了狂热、质疑、验证和谨慎这四个阶段，我们不妨回头看一看人类对于月球的寻水轨迹。

　　狂热阶段

　　 自“阿波罗”11成功登月之后，美国的探月活动沉寂了很长的时间，打破沉寂局面的是美国军方弹道导弹防御组织(Ballistic Missile Defence Organization) 发射的航天器“克莱门坦”号(Clementine)。该探测器于1994年1月25日发射，2月19日进入绕月轨道，在拍摄完月面后于5月3日脱离月球轨道，按原计划本应去考察小行星Geographos，但由于5月7日地面计算机操作失误，不得不返回地球。

    “克莱门坦”号是第一个拍摄到全部月球表面的探测器，它的仪器装有不同颜色的滤光片，因此可以收集从月面反射的不同颜色的光，从而可以认证岩石中所含的矿物，绘制出第一张整个月面的化学成分图。它所携带的激光测距仪还可绘制出详细的月面地势图。

    尽管美国和前苏联的数十枚探测器都没有发现月球上有冰或水的存在，但“克莱门坦”的探测数据表明，月球上可能有大量的冰，即在月球南极可能存在一个长约366米，深5～10米的“冰湖”。有些科学家认为，这是36亿年前有一颗彗星撞击月面，彗星含有的水在月球上积聚所致。

　　1998年1月6日，美国的“月球勘探者”号探测器由“雅典娜”-2型火箭发射，于1月11日进入绕月轨道并于13日开始在距月球100千米上空进行考察。它携有中子分光仪，阿尔法粒子分光仪、伽玛粒子分光仪、磁力计和电子反光镜等仪器，用于探测水、月震释放的气体、月壳成分和金属分布以及月球的磁场和引力场。

　　依据“月球勘探者”号探测成果，1998年3月5日NASA首席科学家Alan B. Binder在记者招待会上宣布：“我们确信已在月球上找到了水！”。

　　他进而宣布：“在月球表层土壤里，混合着0.1亿吨到3.3亿吨冰冻着的水。这些水分布在北极9 324～46 620平方千米和南极4 662～18 648平方千米的范围内”

　　他开始设想：“假如这些水能被开采，那将大大推动永久性或半永久性月球基地的建设。更有甚者，将来还可利用月球基地向火星发射飞船。这些水既可饮用，又可分解成氢和氧以制作呼吸用的空气。氢和氧这两大元素将再次合成用于基地自身的飞船或者机械。”

　　Alan B. Binder甚至断言：“对于进一步的空间探索来说，月球上的水是取之不尽的！”NASA的科学家确信月球上充足的水量将使向火星的发射成本降低一半。 德国人对此亦予认同：“月坑中水量丰富，月球水比迄今为止所设想的要多10倍以上。月球在其极地附近约有60亿吨水，这些水离表层0.5～2米，积在背阴的陨石坑中。”

　　水量如此丰富，科学家们能拿出什么证据呢？

　　为什么在陨石坑中可能存在着冰湖呢？Alan B. Binder是这样解释的：“科学家相信是彗星与月球碰撞才把彗星上的水带给月球的。但月球过去燃烧得很热，所有的大气和水都蒸发掉了。哪怕是后来由彗星带来的水，只要是位于太阳照得到的地方，亦都会被蒸发光。这是因为那些地方的温度高达121℃，而唯一不会被蒸发的地方，那就是月球上阴暗的陨石坑以及那些永远黑暗的地区。在那些地方，其温度一般可达 –138℃。”

　　“月球探测者号”中子光谱分析结果

　　太阳风带来的中子在不断地轰击着月球表面，但是，中子一旦与氢原子相撞就会失去其速度，并变成所谓的热中子。

　　“月球探测者”号中子光谱资料表明，月球南、北两极地区的有关曲线存在着明显转折，而这正是那些期望在月球上找到水冰的人们所期望看到的。

　　美国人认为：假设月球冰以固态片状或块状存在着，那么这种热中子的数值陡坡还会更陡。而目前资料表明，这种冰只能是以一种小晶体的形式而存在；在月球的表层风化土中，这种冰晶大概占到0.3%～1%，即每0.76立方米的月球土壤中将拥有18.93升的水。

　　问题的关键是这种水渗入到月球风化层中有多深。目前的这种估算是基于中子光谱仪资料所折算的大约0.46米深；而加利福尼亚大学的James Arnold对月球风化层的规模有他自己的看法。他认为在过去20亿年时间里月球表层可能已被流星撞击得好像“犁”了一遍似的，风化层深度可达2米，亦即对水冰的估算值就可增加到4倍，就可达0.44亿～13亿吨。

　　美国科学家喜形于色：“对未来几个世纪的太空开拓来说，目前我们对月球水冰的估算意味着我们找到了一块押宝。”

　　反射率异常

　　美国科学家认为：如果反射能量曲线在β=0该线附近出现峰值，那么，在该目标物处就有冰的存在。β=0，飞船、目标物和地球三者成为一线；反射能量出现峰值，是所谓的“自行车的反光镜效应”。

　　现在，234轨道在β=0附近其曲线出现峰值，而该轨道又直接覆盖月球南极附近的黑暗区，因此，美国科学家认定：“该图就是月球南极有冰的证据。”

　　月球既然有那么多水冰，证据又如此“充足”，美国人开始考虑如何利用了。

　　Los Alamos国家实验室的William C. Feldman相信，通过简单的蒸馏，就可从冰冻的月球土壤中得到水。

　　他进而根据NASA的资料，作了如下测算：在月球上一个足球场大小的地方，就可蒸馏出足够的纯水以用于一组6人的饮用、洗澡和洗衣，就可产生出一年100兆瓦的电力，就可提供足够的推进剂以用于运输两组4人从月球到地球。

　　从月球取水，美国科学家认为这是很有价值的课题。按目前价格来看，把0.454千克物资送入轨道，大概需花费1万美元。NASA正研究如何把价格降低至原来的1/10。即使这样，要想为月球上的一个永久性基地提供所需的水，所需美元大概也是数以兆计的。

　　尽管如此，仍有一些科学家认为把水从地球运往太空也许比从月球榨出水来要便宜得多。我们中国的主流科学家就认为月球极地可能的水冰“毫无价值，并没有给人们带来任何乐观的前景，并不是说以后登月可以不带水了，因为水冰收集和加工的代价太大。”

　　不过，NASA的科学家们强烈反对这一观点。William C. Feldman设想在月球的一个穴室里通过对月球土壤加热而取得水，就像蒸馏器一般。至于加热所需能量，可通过放在陨石坑上方的太阳能电池板获得。据此，Feldman宣布：“我们已为将来的探索开辟了道路！”

　　NASA的乐观者甚至已勾画出了月球上神奇的生物世界。

　　质疑阶段

　　狂热之后，人们开始怀疑月球到底有没有水冰，会不会正如Martin E. Montney 所说的

　　“月球水的发现只是一个赌注”？

　　质疑主要分成以下几类：

　　光谱分析是多解的

　　一些科学家认为，光谱分析不是唯一的，可能会有许多不同的说法，“冰湖”之说只是其中之一。其实，美国人很明白，问题仍然是存在的：“月球勘探者号”探测器所测到的丰富的氢既可能是真正的水冰，也可能是其他形式的氢元素！

　　月球矿物是在缺水和还原的条件下形成的

　　中国的欧阳自远院士认为，月球矿物普遍不含水，矿物中的变价元素多为低价元素，如Fe多为0价或2价，这表明月球矿物是在缺水和还原的条件下形成的，也说明月球的地质演化历史中没有或只有极微量的水参与。

　　没有实际探测到冰层

　　美国地球物理研究中心的布鲁斯·坎贝尔表示：“如果能在月球上找到某种形式的冰场或厚冰层，当然是一件好事，但现在看来那里似乎没有冰。”坎贝尔和他在康奈尔大学的同事用波多黎各的阿里西波观测站的大型雷达对那些暗坑进行了更深的探测，深度达到了6米，但他们仍然没有找到冰层的踪迹。他们的研究成果已发表在2003年11月13日出版的《NATURE》杂志上。

　　美国亚利桑那州的图克森月球研究所所长阿兰·本德尔也表示，要想确切地知道这些月球坑里到底有没有冰，如果有的话，是一种什么形式，还需要派人或机器人进行实地考查才能得知。他说：“你到那里去，用指头试一试，你就有发言权了。”

　　没有裂谷的月球不可能存在原生水体

　　中国的孙天锡著有《裂谷进化论》.他断言：“拥有裂谷的行星才可能拥有水体和生命。” 在茫茫宇宙中，只要能找到“拥有裂谷的行星”，我们就能在该行星上找到水体或曾经拥有水体的痕迹。而裂谷在尺度上是非常巨大的，很容易被观测到，如火星的“水手(裂)谷”(Valles Marineris)就长达4 000千米。显然，裂谷进化论避免了外太空找寻水体的盲目性。

　　按照《裂谷进化论》，之所以有了裂谷就会有水体或至少曾产生过水体，其简要原理是：

　　某行星如存在或曾经存在过裂谷，那它一定至少有过板块运动。而板块运动在把深部岩石翻出来又按下去的过程中，亦把该行星内部的大量的水和二氧化碳翻了出来，从而形成浓密而持久的CO2大气。而CO2大气又导致温室效应和升温，于是该星球就变得温暖而湿润。

　　月球虽然并不是什么行星，但它也没有裂谷，它有的只是长达1 800千米的“辐射纹”。因此，月球不可能存在原生水体。

　　彗星不可能存在冰核

　　关于“彗星有冰”的说法，最初可能是美国艾奥瓦大学天文学家路易斯·弗兰克于1997年5月在美国地球物理学会会议上提出的。随后，美国新闻界就依据美国航空航天局的新闻稿发布了如下新闻：“小彗星正在以房屋般大小的雪球的形式，每天为我们的星球带来数以吨计的降水……”。后来，日本的阿部研究员亦宣称他们曾经观测到流星雨尘土中含有羟基。西方科学家们大多认为，彗星是太阳系最古老的原始天体，由水冰、二氧化碳冰、甲烷冰和大量尘埃、岩石等物质组成，并含有丰富的有机物。他们推测，正是彗星对地球的频繁撞击给地球带来了丰富的水和有机物，从而促进了地球的演化。他们进而认为，月球一定有水，也是由彗星带上去的。于是，科学家们甚至主流科学家普遍相信是彗星与月球碰撞才把彗星上的水带给月球的。然而，科学不存在什么相信，不应该人云亦云，以讹传讹。

　　当时就已经有许多天文学家对“彗星有水”的说法提出质疑，认为“根本不足为信”、“站不住脚”、“毫无根据”！

　　地球上空的平流层是极为干燥的，如果彗星注入大量的水，那将很容易察觉到。令人不解的是，这些水是怎样穿过地球平流层的呢?

　　2001年秋，美国“深空”1号探测器在飞近博雷利彗星之时，“没有发现表面有冰”。美国地质勘探局的劳伦斯·瑟德布卢姆博士，有关“深空”1号飞越博雷利彗星所获结果报告的主要作者，他说道：“让人感到意外的是，我们并没有观测到水冰的痕迹。”

　　“彗星拥有冰核”这一根最后的支撑物也已经嘎嘎作响，“月球存在水冰”的摩天大厦危在旦夕！科学界迫切需要知道彗星到底有没有冰核？！不真刀真枪地实地验证，是过不了关的。