导语：月球上有水么，从何而来，是分布在两极么？月球倾斜度巨变，和地球上的水有何关联呢？难道月球上与地球上的水本是同根生……
关键字：月球；倾斜；地球；水
科学家们发现月坑（编者注：月球表面的凹坑，由小行星撞击或者月球上火山喷发形成。）可能自太阳系形成初期就有水。图片来源：Gregory H. Revera/wikimedia, CC BY-ND
宇航员们发现，在几十亿年前月球的自转发生偏转，而这是由于月球的内在结构变化所致。这个研究可以用来解释——为什么在月球两极附近，冰水分布怪异，因为月球倾斜度变化会导致部分冰块突然暴露在阳光之下，融化成水，而其它地方却处于阴影之中，冰块自然不受影响。而且，它还可以帮我们找出那些因为长期晒不到太阳，在太阳系早期就储存有冰水的月坑。
如果在特定的月坑中找到近期及古代的冰水，将有助于科学家们绘制出月球上水的历史发展图。因为在45亿年前，月球很可能是地球与行星碰撞所形成的，所以如果知道月球上水的历史也许就能解释地球上的水是从何而来——这也是一个长期困扰我们的问题。
太阳系中最冷的地方
科学家们推测：分布在月球两极附近永不见光的阴影区域的冰水距今已有半个多世纪的时间。这些月坑的底部是太阳系中最冷的地方之一，其表面温度甚至低于零下200°C。而且由于阳光照射不到这里，任何水分子落到这里都会被“困住”，这就意味着冰水可以在这里保存十几亿年之久。
然而，直到20世纪90年代美国宇航局的月球探测任务（NASA’s Lunar Prospector mission）才给我们提供了这些区域存在冰水的具体证据，但结果却令人有些费解。出于某种原因，并不是两极附近所有阴影区域都有冰水，反倒是一些离两极较远的区域，虽然有极少量的阳光照射，但仍有冰水存在。这就和水星的两极形成鲜明对比：在水星上，我们能根据阳光照射最少的区域准确预测冰水存在的地方。
在过去的45亿年间，相对地球来说，月球自转轴角度改变了，因而从地球看到的月亮也有所变化。图片来源：James Tuttle Keane
在《自然》期刊上最新的刊登的研究中，研究人员提出了一个简洁的解决方案。他们发现月球两极的冰恰恰以相反的方向移到了离极点同等距离的位置。这就表明以前自转轴的偏转方向并不是我们今天所看到的。自转轴一旦有偏转就意味着之前有冰水的地方有部分会暴露在阳光下而蒸发，而其它部分却相安无事。那么在此过程中，保留下来的古代冰就能有效地帮我们“绘制出”自转轴的偏转的轨迹。研究人员据此计算出，自转轴大约会发生6度的倾斜。
行星质量分布发生巨大变化时，其自转轴会发生偏转。研究人员根据自转轴倾斜变化模拟出相应的内部（质量分布）变化。他们发现只有被称为风暴洋的黑色地带才能引起这种变化（编者注：风暴洋是于31—35亿年前，火山喷发玄武岩凝固后形成的岩浆区）。这里有足够多的放射线物质加热位于其下方的月球地幔，造成月球密度发生显著变化，进而令月球自转轴发生倾斜。
月球极地氢元素地图（即代表冰水），图中标记的白色圆点为氢元素最多的地方。图片来源： James Tuttle Keane
这种情况造成月球一些地幔物质开始融化，并流到在月球表面形成可见的黑色暗斑（就像电影《月亮上的男人》的海报一样），即月海。在几次阿波罗探月行动中，宇航员们收集了一些来自于这些区域的火山石，发现它们可以追溯到三四十亿年前。有证据表明直至今天，风暴洋区以下的地幔还是要比其他区域的温度更高，而这很可能影响到目前月球的倾斜角度。
关于水的推测
行星科学领域的一个重大问题就是：是否形成地球的原始物质中早就有水存在，还是通过与小行星、彗星和原行星等天体碰撞，地球上才有水的？
近来，科学家们对月球上岩石中的水研究发现：其同位素组成与地球上的水非常相似，这也意味着月球上与地球上的水确实有共同的起源。事实上，最有可能的解释是大多数的水均来自于一个小行星或者彗星，这是因为产生月球的那次剧烈碰撞中有可能将事先存在于地球上的水转移到月球上。
在月球上，任何来自于小行星的水最终都会进入这些阴影区域，并永远停留于此。而在地球上，这一过程却基本不可能，因为板块构造使得物质不停地运动。所以如果我们将月球上古代的水与小行星或彗星上的水进行比较，我们最终可能发现与地球上的水相关的证据。
虽然这个研究并未真正解开地球上水的起源之谜，但它也带来了许多其它方面的结果，其中之一就是能帮助我们更好地了解月球内部结构的演化过程。
政府和私人机构如果以后要准备月球探险，这些研究都大有用处。而将来鉴定和证实资源的位置以及分布，比如水资源，可能是探索的主要动力，而找出含冰水的地方也是我们一如既往的目标。如果将来我们要去月球定居，或者在月球上建立太空探索的站点，我们也需要水来饮用、呼吸，或用在火箭燃料等方面。所以直接从月球取水会比从地球上带水更方便且更便宜。
（翻译：夏雪 审校：张玲）
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