據(jù)美國《每日科學(xué)》網(wǎng)站報道，從人類首次踏上月球的土地并將月球巖石樣本帶回地球研究以來，科學(xué)家一直認(rèn)為月球表面是干燥和堅硬的。美國和印度的三個空間探測器的觀測結(jié)果卻找到了月球上存在水的證據(jù)。但是月球上的水究竟是如何形成的？歐洲和印度科學(xué)家根據(jù)“月船一號”探測器的探測結(jié)果發(fā)現(xiàn)了月球水源可能的產(chǎn)生途徑。

　　北京時間10月9日，美國宇航局連續(xù)用一枚半人馬座運載火箭和月球隕坑觀測和傳感衛(wèi)星(LCROSS)撞擊月球南極的凱布斯坑，以探測月球之上的水冰，掀起了人類在月球上找水的高潮。此前，印度首個月球探測器“月船一號”，掠過月球的美國“卡西尼號”和“深度撞擊”探測器分別發(fā)現(xiàn)過月球有水的證據(jù)。科學(xué)家認(rèn)為月球上水的來源可能有三種：一是來自撞擊月球的彗星或小行星；二是撞擊事件釋放出了月表下面的水；三是攜帶氫原子的太陽風(fēng)，氫原子與月球土壤中的氧原子結(jié)合之后形成水。“月船一號”的觀測結(jié)果證實了月球水源形成的第三種可能。

對月球的氫氣進行測量

　　水是氫氧化合物，水的形成離不開氫原子和氧原子。月球就像是一個大海綿球，不斷吸收著來自太陽的帶電粒子。這些帶電粒子與月球表面灰塵中的氧原子發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生了水。這是印度“月船一號”探測器搭載的由歐洲航天局(ESA)與印度空間研究組織(ISRO)共同開發(fā)的“亞千電子伏原子反射分析儀”(SARA)的觀測結(jié)果，進一步驗證了月球表面水源產(chǎn)生的可能途徑。同時，也為科學(xué)家研究月球和太陽系中其他無空氣天體提供了新的思路。

　　SARA是“月船一號”搭載的三部歐洲航天局探測裝置之一，由來自瑞典、印度、日本和瑞士的科研小組共同制造。“月船一號”于2009年8月完成使命。

　　月球表面是由不規(guī)則的松散灰塵構(gòu)成的，稱作風(fēng)化層。來自太陽的粒子會輕易進入灰塵間的空隙并被吸收。當(dāng)某些質(zhì)子與月球風(fēng)化層中的氧原子發(fā)生反應(yīng)時，就會產(chǎn)生氫氧基和水。這種分子反應(yīng)模式新近才被“月船一號”探測器的“月球礦物繪圖儀”研究小組發(fā)現(xiàn)和報道。

　　SARA的探測研究結(jié)果證實，來自太陽的氫原子核確實被月球風(fēng)化層所吸收，從而有可能產(chǎn)生水。但同時，新的奧秘出現(xiàn)了：并不是所有的質(zhì)子都被吸收，有五分之一的質(zhì)子又被反射回了太空。在此過程中，質(zhì)子與電子結(jié)合而成為氫原子核。“該發(fā)現(xiàn)出乎我們的意料之外。”歐洲SARA首席研究員、瑞士空間物理研究所科學(xué)家斯塔斯-巴拉巴士說。

　　雖然巴拉巴士等人不知道造成反射的具體原因，該發(fā)現(xiàn)還是為進一步研發(fā)新的月球成像技術(shù)鋪平了道路。氫氣以每秒200公里的速度飛向空中，月球微弱的引力沒有造成其偏離。由于氫氣是電中性的，也不會受到太空磁場的影響。因此氫原子就像光子一樣直線飛行，基本上每個原子都能夠返回原地，并在圖像中體現(xiàn)出來。而發(fā)出氫氣最多的地方亮度最高。

　　雖然月球沒有總體性的磁場，但有些巖石已經(jīng)被磁化了。巴拉巴士和他的團隊正在積極繪制圖片，以期在月球巖石中尋找這種“磁極異常”。這種異常產(chǎn)生磁泡使進入的質(zhì)子發(fā)生偏離而到了周圍區(qū)域，使得圖片中的磁性巖石看起來有些暗。

　　這些質(zhì)子是太陽風(fēng)的產(chǎn)物，無數(shù)的粒子流不斷從太陽爆發(fā)出來。質(zhì)子與太陽系的所有天體相碰撞，通常會停留在相撞天體的大氣層中。如果某些天體沒有自然的外部屏障，太陽風(fēng)就會直達(dá)星體表面，例如水星。SARA小組推測太陽風(fēng)中的質(zhì)子也會在這些天體形成氫原子并反射回太空。

　　這項研究結(jié)果為歐洲航天局的貝皮-哥倫布水星探測計劃提供了及時的幫助。貝皮-哥倫布飛船將搭載兩部類似SARA的裝置飛向水星，或許會發(fā)現(xiàn)這顆距離太陽最近的行星反射出遠(yuǎn)比月球更多的氫原子，因為那里的太陽風(fēng)比月球更加集中。