月球南北两极那些终年不见阳光的陨石坑,可能没有人们原先期待的那种大块冰层。
这件事很要紧。水可以喝,可以分解成氧气和氢气,前者供呼吸,后者还能当燃料。谁要是在月球上找到容易开采的冰,谁就等于先拿到了一把建设月球基地的钥匙。
最新一项研究显示,这把钥匙可能都不一定存在了。
美国夏威夷大学马诺阿分校的李帅团队,用韩国首颗月球探测器上搭载的 ShadowCam 相机重新检查了月球的永久阴影区,结果发表在《科学进展》上。他们的结论很直接:如果这些地方的表面真的混有相当多、相当纯的水冰,ShadowCam 本该看得出来;但它没有看到。
所谓永久阴影区,指的是一些永远照不到直射阳光的地方。要形成这种环境,天体自转轴倾角得比较小,极区还得有够深的陨石坑。月球正好符合这个条件。那里几乎像天然冷库,温度可以低到零下200℃以下,又没有大气帮忙传热,所以科学家一直觉得,这种地方很适合长期保存水冰。
这个推理并不离谱。水星白天表面温度能超过400℃,可它的永久阴影区依然留住了货真价实的水冰。更远的谷神星上也已经确认有类似的冰沉积。轮到月球时,证据却一直不够硬。过去几十年里,中子探测器的氢信号、撞击实验溅射出的水分子,都在暗示月球极地可能存在水冰,但这些间接证据也意味着冰的储量可能比水星和谷神星上稀少得多。
难点就在这里。月球上的冰如果存在,多半不会像一整块透明冰砖铺在地上,而是和月壤混在一起。月壤就是覆盖月球表面的那层疏松尘土和碎石。冰掺多少,表面的光学表现就会跟着变。
李帅团队抓的就是这个差别。他们没有去“闻”水,也没有去“挖”水,而是看光。水冰和月壤相比,有两个重要特征。第一,它在可见光下更亮,反光更强。第二,它更容易把光沿入射方向往前散射。这个性质叫前向散射,意思是光打到表面后,会更倾向沿着原来的方向继续偏转,而不是均匀乱弹。好比在煤渣堆里找碎玻璃,只要换几个角度打量,玻璃就会因为反光方式不同而暴露自己。研究人员让相机从稍微不同的角度去看同一片区域,再比较亮度怎么变,就能判断那里像不像含冰的地表。
结果并不乐观。研究团队估算,如果表层混合物里有大约20%到30%以上的冰,这种亮度和散射特征就应该足够明显,能够被可靠识别出来。可在 ShadowCam 看过的那些永久阴影区里,他们没有找到清晰信号。
这不等于“月球没有冰”,但确实表明,月球永久阴影区的近表面,很可能没有那种含量很高、比较容易直接利用的丰富水冰。
这对不少设想是个打击。过去很多关于月球资源开发的想象,默认这些阴影区可能埋着相当可观的冰。一些乐观的估计甚至认为,未来的宇航员可以直接在阴影坑里开采水资源,用来饮用、制造氧气、甚至分解成火箭燃料。现在看,至少在表面附近,这种乐观判断站不太住了。
但故事还没结束。
研究团队也强调,低含量的冰仍然完全可能存在。比如少于10%的冰,现有观测就可能分辨不出来。换句话说,月球极地的阴影坑中也许并非“满地是冰”,却仍可能有一些细碎、稀薄、和月壤混得很深的冰藏在那里。只是这种资源更难找,也更难用。
接下来,研究人员想把探测门槛继续往下压,目标是把识别能力推进到1%以下。要是真能做到,意义会很实际。那不仅关系到未来宇航员能不能在月球上就地取材,也关系到另一个更大的问题:月球上的水到底从哪来。是彗星或小行星撞击带去的,还是太阳风中的氢与月壤中的氧反应后逐渐迁移到极区冷阱中积累而成的。每一种答案,都指向太阳系早期一段至今模糊的历史。
月球极地那片最冷的黑暗地带,暂时还没有交出一座现成的冰库。它更像一本很难翻开的旧档案,里面也许有水,但每一页都冻得很紧。
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图源 & 信源:Jarman, Sam. “ShadowCam Search Casts Doubt on Abundant Lunar Ice.” Phys.org, 20 Mar. 2026 / Shuai Li et al, Searching for surficial water ice in lunar permanently shaded regions (PSRs) with ShadowCam, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aec8211
