一直以来，月球最大的奥秘之一即是否有水存在。在20世纪六七十年代的阿波罗登月时期，科学家们确信月球上十分干燥，满是灰尘——并估计月球上仅有不到十亿分之一的水。然而，在过去十年，根据采集的月球样品分析，月球内部存在着相当含量的水，甚至高达万分之一。而且早在卫星技术发展初期时就已经存在了。
满月之景
但是，月球内部这些水到底从何而来仍旧是个谜。对此，科学家们也有许多猜想，比如这些水是由彗星和小行星带来的。另一个猜想则是一些水可能自从月球形成就已经存在，即源于最初来自地球的物质。现在我们的新研究表明：月球内部大多数的水应该是约43亿年到45亿年之前某些小行星所带来的。
月球大约形成于45亿年之前，仅在地球形成之后。但是地球通过板块构造一直不断地变化，而月球则相对比较“安静”。地球千变万化也就意味着我们对其最初的历史了解甚少。但月球一直像个时间胶囊，变化不大，则可以帮助我们更好地了解月球与地球的历史。
挖掘水源
那这些水是如何到达月球内部的呢？为了探知这个问题，我们通过对公布的月球样品中相关水的数据和月球内部含水量的估计进行了计算。我们也用了现成的陨石和彗星水含量和成分的数据。此外，这个模型也探究出不同类型的水（比如“重水”，由更多的氘构成水H2O一般的水是氢元素，重水是D2O由氘元素构成）。而这对于我们的研究意义重大，因为太阳系中不同地方的水不同——比如大多数彗星上都有重水。
因此，通过计算不同来源的水的不同混合物，并将其结果与我们在月球的观察情况相对比，我们发现富含水的碳质小行星最可能携带大部分的“挥发性元素”（低沸点的元素和化合物）到月球——比如水、氮和碳等。另外，我们还发现彗星最有可能将最多20%的这些元素输送到月球内部。
图为1969年落到墨西哥的碳质球粒陨石（重520克），来源： H. Raab/wikimedia, CC BY-SA
基于目前有效的数据和模型，我们认为这些影响发生在月球形成后的几亿年间，仅在其巨大的岩浆海洋固化之前。某些小行星和彗星坠入这个岩浆海洋，并可能保留于此（而不是沸腾融化了），因为在巨大的岩浆池表面会形成一种热盖。
这些结果尤为重要，因为我们可以从中了解到四十亿多年前，与月球和地球相碰撞的天体类型。而且这些结果还能间接地帮助我们了解地球上水的来源。事实上，地球内部的水与月球内部的水组成成分十分相似。而且其他地球化学证据显示，似乎我们的水也有可能来自于小行星。
当然，这并不是一个非此即彼的结果，无论是月球上这些水和挥发物本身，还是他们如何相互关联的，我们仍然有许多不知道的东西。比如，我们仍然需要充分了解随着地质时间变化，月球内部发生了什么；以及熔岩喷发到月球表面时，这些挥发物究竟发生了什么。对此，我们可以通过对从阿波罗号以及探月行动中带回的月球样品，进行进一步分析以获取大量信息。虽然这些样品重382g，但其中只有2%用作挥发物研究分析。
但最后，我们还是需要探索整个月球才能更好地了解它。所以，我们的工作就是按照这个计划，适时地派遣机器人以及人类探索任务到之前尚未探索的区域进行考察。事实上，阿波罗宇航员在月球表面行走的距离并不长，就相当于从爱丁堡到格拉斯哥的往返旅程，所以很有可能远侧或极地的岩石会有不一样的故事。
除了在玻璃以及矿物质中探测到的水，月球表面上还有冰水和其他挥发物。而国家太空站正在准备下一个探月计划，他们主要集中于调查月球表面水的含量以及分布和形式。这也是决定月球能否作为基地或者可以进一步探索太阳系资源的关键。我有预感在未来的10年到20年间，我的近邻——月球我们会大开眼界。
原文来自 科学美国人
翻译：夏雪 校正： 张玲
注：所有文章均由中国数字科技馆合作单位或个人授权发布，转载请注明出处
