近日，美国宇航局放出一条新闻，在阳光照射下的月球表面，首次探测到水分子。为何美国宇航局要把这条新闻如此高调地进行公布？它的意义是什么？多年来，人类在诸多星球上发现了适合生物生存的证据，之后又做了哪些努力？
宇宙中缺水又不缺水
由于是"近邻"，月球是人类探测得最多的外星球，但因为其引力小且没有大气层，所以肯定没有富足的水资源。在过去的月球探索中，人类也没有发现月球表面存在水冰的证据。
根据爱好者统计，此前所有对月球水资源存在的说法，都是"疑似"，并没有"确诊"。美国宇航局也有很长一段时间不曾向月球发射新的探测器了。更有意思的是，这次确认月球有水的并不是登月探测器或者绕月探测器，而是一架在大气层内飞行的飞机，也就是平流层红外天文观测台。
这次美国宇航局发布这条消息的亮点是"有光照表面"。众所周知，月球的两极很少能接收到阳光，人们推测，月球上即使有水，也只能蕴藏在两极的阴影中。而这次发现证明，即使在遭到阳光猛烈照射地方，如果有环形山遮挡，月球表面的水还是能残存一些的。
虽然人类对地球家园献上了各种溢美之词，但从宇宙的角度来说，地球只是一颗普通的微小岩石行星而已。所以，人类也没有理由认定，唯独地球上才有水。
事实上，人类在对其他星球的考察中，已经发现了氢元素和氧元素。例如，月球主要岩石是斜长岩与苏长岩，主要由多种硅酸盐组成，蕴含大量氧元素。火星土壤中有大量氧化铁，因此呈现出明显的红色。火星大气中存在低浓度的甲烷，这证明了氢元素的存在。既然有氧有氢，那么在某种条件下形成水，就是完全可能的。
2010 年，日本隼鸟号小行星探测器从系川小行星上带回了 1500 颗岩石粉尘，发现它同样是由硅酸盐矿物组成的，所以小行星上存在水的概率也很大。
日本隼鸟号探测器抵达小行星示意图
需要强调的是彗星这种奇异的天体。数十年前，人们就推测，彗星的核部是个脏雪球，由水冰、尘埃、碎石组成。后续的研究越来越接近这个推测。直到 2015 年，欧洲罗塞塔彗星探测器终于抵达" 67P/ 楚留莫夫 - 格拉希门克彗星"，用零距离接触的方式确认，这颗彗星的核部确实有大量水冰，还有沙丘、碳氢化合物之类。
上述发现意味着，宇宙里确实存在着相当数量的水，只不过我们还没有发现像地球上这样集中存在的液态水，没有江河湖海、雨雪风霜的存在而已。想要在宇宙里制造浴室、冰激凌、汽水和靓汤，我们还需要做很多工作。
把石头里的水"烧烤"出来
在许多科幻作品里，已经对如何采集宇宙中的水资源提出了想法。在影片《无垠的太空》中，设想着能找到一些富含水冰的小行星，然后出动飞船把它抓住，再用机器人剥开岩层，像挖宝石一样，把大块水冰取出来。
而实际情况可能没有那么乐观，小行星上的水可能是渗透在岩石和土壤当中的，含量很低，要开采大量石块才能弄到一点点水。这样的水资源，在地球上根本就没有人会去开发，但是在宇宙里，人类似乎没得选。
要想把石头里的水弄出来，最好的办法就是"烧烤"。
几年前，美国宇航局曾经支持过一个团队实施了先期研究，虽然脑洞很大，但看起来竟然是有可行性的。这个方案的核心是研制一种有点像小蛋糕的气球，圆台状的表面是透明的，台顶和底部都是反光镜，底部开了一个孔。当气球充满了气，底部的镜面就成为了抛物面，这样当它面向太阳的时候，能够起到聚光镜的效果。顶部反光镜可以把强化后的阳光变成平行光，从底部的孔里射出去。如果能用这种大规模强化后的阳光照射小行星的岩体，就能把里面的水分烧烤出来。
按照团队的设计方案，人类需要发射一种航天器，装着两个扁平气球聚光镜、一个小行星捕捉软囊和一套水蒸气收集设备。
进入太空之后，首先要找到含水量比较高的小行星，然后把它收入囊中，再用两路强化阳光猛烈烧烤它。水蒸气引入收集设备之后，在宇宙的低温中迅速结冰。等凑够一定数量、形成一个大冰球，就派货运飞船来取走。这种烧烤采水器的空间机动方式也很因地制宜：用高温蒸汽直接喷射，形成反作用力。该团队在地球上进行了原理实验，其结果让人瞠目结舌：不但水分被烤出来了，石头本身都碎裂了。
当然，如果人类要在宇宙中取水，上述方案可能只够解决问题的一小部分而已。
首先，小行星虽然名字里带个"小"字，但与人类能制造的航天器相比，多数都是"巨无霸"。要想找到十几米、几十米尺寸的含水小行星，恐怕不容易。小行星是按照自己轨道运行的，不一定存在于方便人类开发的地方，要想把它拖到理想的轨道上，要消耗的能量非常巨大。如果被迫开发大型的近地小行星，可能还要开发出在宇宙里凿岩的技术。
宇宙中拥有水的小行星不只有地球
另外，如果小行星的岩石成分中包括了有毒有害成分怎么办？带有辐射性怎么办？这都需要对水进行精密的处理后，才能用于人类生活。
至于在月球和火星表面怎么开采水，恐怕原理也差不多。区别在于怎么提供烧烤用的能量。月球表面的阳光比较强烈，直接用反射镜是有可能的，而火星就不一样了，它不但距离太阳更远，而且有大气层阻隔。有时候，火星上还会发生强烈的风暴，遮天蔽日。所以，在火星上建立核电站来发电烧烤，或许更可行一些。
走向深空的桥梁
一切都是为了预算
最后说说一个奇怪的现象，既然科学家很早就知道外星球上有水，而且一直都在研究水资源开发的手段，那么"月球表面有水"为什么又上了新闻，还成了热点了呢？
其实，回顾航天新闻史，会发现美国宇航局过段时间就会放出类似的新闻，让人感觉到星际时代距离我们已经不远了。这是一种宣传和筹款的手段，制造社会舆论，让国会在拨款时，能够对星际探索项目更大方一点，特别是对载人火星项目"高抬贵手"。
在西方的政治体制下，如果一件事在自己有生之年无法看到成功，政客们不太会拿出远见卓识来投票通过。所以，美国宇航局有必要把地月空间乃至载人火星"包装"成一套难度没那么大的项目。
其实，美国宇航局形成这样的行为模式，也不是完全拍脑袋想出来的。早在阿波罗计划时期，项目从提出到国会通过、总统批准，只用了很短的时间。而且 10 年之内，美国宇航局就把登陆月球这件事给实现了。
后来，国际空间站项目的成功进一步坚定了美国宇航局"搞大事"的想法，希望借此真的能建立一个地月空间的持续运行载人航天体系，甚至建立火星基地。
这次所强调的光照表面有水，潜台词是在说，在月球朝向地球、又可以靠太阳能发电的区域，建立长期有人值守月球基地的条件，比此前更加成熟一步了。这在很大程度上是为重返月球的"阿尔忒弥斯"的后续工程做一个很好的铺垫。
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来源： 中国航天报微信公众号
