月球移民前提
月球上有水吗？
月球是距离地球最近的天体。长久以来，月球都被认为是人类最可能实现星际移民的理想地点。虽然早在20世纪60年代，人类就已踏足月球表面，但若想实现月球移民，甚至建立月球基地，还有一个十分重要的资源问题需要解决—水。月球上是否存在水？
1961年，美国科学家肯尼思·沃森等人率先提出了月球可能存在水冰的设想。几十年来，科学家一直在寻找月球水存在的证据及其可能的来源途径。近日，一篇发表在《科学报告》的研究文章指出，从地球上层大气逃逸的氢和氧离子，或在月球上结合，成为月球上已知水冰的可能来源之一。目前，月球水已然成为国内外行星科学领域的研究热点。月球水既具有重要的科学意义，也蕴含着潜在的应用价值，对其展开研究不仅有助于理解月球演化历史，更有助于未来月球科研站、月球基地等的建设，为动植物生存、火箭燃料等提供关键资源。
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为啥月表看不到水？
与地球不同的是，月球本身没有全球性磁场，也没有浓密大气的保护，其表面直接暴露在极端温度和恶劣的太空真空环境之中。此外，月球表面的平均温度可以从白天的约100摄氏度，下降到夜晚的零下150摄氏度左右，如此大的温差使得液态水无法稳定存在。因此，此前人们普遍认为月球如同沙漠一般干燥无水。但随着观测研究的深入，科学家发现月球极区有些撞击坑底部的永久阴影区，终年不受太阳光照射，温度极低，在真空条件下，水冰可能稳定存在。20世纪90年代，科学家发现“克莱门汀”号探测器上雷达在月球南极永久阴影区的回波存在异常；NASA“月球勘探者”号探测器上的中子谱仪显示月球永久阴影区有大量的氢。
2010年，美国的卫星撞击月球的永久阴影区，在溅射的尘埃中发现了大量的水冰，证实了月球水的存在。2020年，美国国家航空航天局(NASA)首次通过望远镜观测证实月球表面存在水；2022年1月，我国嫦娥五号月球着陆器首次获得月表原位探测数据，月球存在水从此有了“现场证据”。
2013年8月，美国约翰斯·霍普金斯大学的研究人员利用印度“月船一号”探测器上携带的月球矿物绘图仪，对位于月球赤道附近的布利奥陨坑进行成像分析，发现布利奥陨坑中心峰含大量氢氧基。研究人员认为这是布利奥陨坑含有月球深部岩浆水的直接证据，表明月球在形成之初就有可能存在水。
重大发现
月壤样品存在月球内部原生水
6月15日，国际科学期刊《自然·通讯》在线发布了我国嫦娥五号的一项重要研究成果，中国科学院国家天文台研究员李春来、刘建军和上海技术物理研究所研究员舒嵘领导的研究团队，与地质与地球物理研究所、物理研究所、地球化学研究所等单位合作，在国际上首次将月球样品的实验室分析结果和月表就位探测的光谱数据相结合，检验了月球样品中水的有无、形式以及含量多少，回答了嫦娥五号着陆区水的分布特征和来源问题，为遥感探测数据中水的信号解译和估算提供了地面真值。
月球有没有水、有多少水、水是什么形式的、又来自哪里，这些问题一直存在着很大的争议，同时也一直是月球科学研究的热点。在嫦娥五号任务立项论证之初，研究团队就提出将着陆器上的月球矿物光谱分析仪光谱范围拓展到3.2微米，并实现了国际上首次月表水光谱吸收特征的就位探测（即原位探测）。
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月球样品返回地球后，研究团队在实验室对返回月球样品进行了系统分析，实验室光谱分析再次验证了羟基水的存在，但对“水”的存在形式、含量和来源等方面的研究，则需要详细的矿物岩石学分析。此前，在对阿波罗月球样品研究后，研究人员认为月壤中（撞击）胶结玻璃包含了太阳风长期注入形成的羟基物质，胶结玻璃的含量是影响月球样品中“水”含量的重要因素。我国返回样品的实验室分析表明，嫦娥五号月球样品是一类年轻玄武岩，胶结玻璃含量很少（不足16%），仅为阿波罗11号月球样品的1/3，由此估算嫦娥五号月壤样品中来自太阳风注入胶结玻璃形成的“水”不多于18ppm。同时，嫦娥五号着陆区月壤样品中外来撞击溅射物含量也非常低，对月壤样品中“水”的贡献基本可以忽略不计。
因此，嫦娥五号月壤样品中肯定存在来源于月球内部的原生水。对嫦娥五号月球样品的实验室分析，发现了至少一种含水矿物—羟基磷灰石，其含量不均匀，折合样品羟基水的含量从0ppm到179ppm不等（平均约17ppm），证明了嫦娥五号月壤样品中存在来自岩浆结晶过程的“水”，说明“水”在月球晚期岩浆活动过程中不仅存在，而且可能起到了非常重要的作用。
不仅有水还有石英
近日，中国科学院比较行星学卓越创新中心成员、中国科学院地球化学研究所杜蔚团队在嫦娥五号月壤样品中发现了共生的二氧化硅的高压相——赛石英和斯石英。据了解，撞击作用是月球表面物质混合的重要地质过程，是控制月壤形成和演化的重要因素。高压矿物作为撞击事件的重要记录者，对限定岩石受冲击的温压条件及反演撞击坑的大小有重要意义。但是，无论月球返回样品还是月球陨石，都极少发现高压矿物相，限制了通过月球样品反演月表的撞击过程的研究。
中国科研团队通过详细研究赛石英、斯石英、似α-方石英的二氧化硅相及二氧化硅玻璃的形态特征及分布规律，推断赛石英和斯石英形成机制为固固相转变；受撞击过程的动力学控制，赛石英作为亚稳相在较低压条件下出现，随温度的升高部分赛石英转变为斯石英，因此，该二氧化硅碎屑记录了一次月表撞击事件的升压和紧随其后的升温和降压过程。通过其形成的温压条件结合撞击条件模拟计算，推测该二氧化硅碎屑很有可能来自嫦娥五号采样区南面的Aristarchus撞击坑。本研究是首次在月球返回样品中确认发现赛石英，为前人通过遥感数据分析提出的嫦娥五号采样区存在远处撞击坑溅射物的观点提供了重要证据。
为了更好地研究
月壤的保存环境非常严格
嫦娥五号完成月球土壤采集任务成功返回地球，但对于地面应用系统的科学家来说，月球样品的科学研究工作可以说才刚刚开始。那么，月球样品将如何存储、管理和研究呢？
根据专家介绍：月球样品实验室主要由地外样品存储室、地外样品制备室、地外样品处理与物性分析室等实验室组成，来自月球的样品将在这里存储、解封以及处理分析。在最新建成的月球样品实验室中，第一个屋子就是用于安全解封的科研装备。由于月球上是几乎真空的状态，和地球上存在很大的压差，安全解封就成了摆在科研团队面前的首个难题。
而最大问题就是解封在月表真空环境下封装的设备。为解决这个难题，科研人员通过技术和验证，最终设计了一套方案，在真空条件下独立进行罐子的解封，解封完之后再把样品转移到氮气环境下进行存储和处理。科研团队介绍，由于月球样品产于高真空高还原的环境，很容易受到地球上氧和水的侵蚀、风化和氧化，因此在氮气环境下存储的过程中，还必须严格控制水和氧的指标。张广良说：“我们知道月球土壤样品是粉末状的，很容易受到地球物质的污染，因此对于解封它的外部环境，我们设计为一个洁净室的条件，最大限度减少地球颗粒物质对它的污染。”
根据采样方式和样品使用的不同，此次采集回来的样品会分为钻取样品临时存储、表取样品临时存储、钻取样品永久存储和表取样品永久存储四大类，专家介绍：“根据采样返回样品的特点，有钻取样和表取样，因此我们把这两类样品分门别类，设计不同的存储装置进行存储，这样才能够更妥善地保管样品。在实际过程中，我们要根据科学研究的实际需求来进行分样，必须严格遵守一定的操作规程，确保月球样品在最终分析的时候，样品量既能适用于科学研究，又不会浪费。”为此，我们在样品开封过程中，可以多次看到真空手套箱的身影，为安全开封提供可靠地安全环境保护。
手套箱的作用，是将高纯惰性气体充入箱体内，并循环过滤掉其中的水、氧、有机气体等物质的实验室设备。也称真空手套箱、惰性气体保护箱等。主要功能在于对 O2、H2O、有机气体的清除。广泛应用于无水、无氧、无尘的超纯环境。最终保证月球土壤的安全保存。
如果真的有水
可能距离月球移民真的不远了
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