近日，嫦娥四號正式著陸月球背面，軟著陸至月球背面南極-艾肯盆地的馮⋅卡門撞擊坑內。月球背面那麼大，嫦娥四號為何“安家”在月球南極？關於月球兩極，人類了解有多深？北京大學地球與空間科學學院郭弟均博士告訴科技日報記者，月球兩極可能含有水冰，這是了解月球兩極最重要的意義。

而嫦娥四號的軟著陸區位於月球最古老的南極-艾肯盆地內，是認識月球早期演化的重要線索。同時，月球南極區域大致位於月球三大地體的交界處，是認識月球構造格架的關鍵。

“相比月球其它區域，人類對月球兩極的認識還非常缺乏，尤其是光學特徵方面，此外也沒有樣品資料。”郭弟均介紹，相比地球兩極，月球兩極永久陰影區溫度更低，沒有冰川和海洋，沒有生命，沒有磁場，除了可能存在水冰之外，表面主要是矽酸鹽礦物。

地球兩極冰雪覆蓋，月球兩極有冰嗎？

郭弟均表示，科學界目前為止發現了月球兩極存在水冰的一些證據，並形成初步認識。

月球兩極存在水冰的假設，最早是1961年由加州理工大學教授Watson等人提出，後來在阿波羅探月採集的月球樣品中檢測出水存在的信號，但普遍認為是由地球大氣中水汽污染導致。2009年美國發射LCROSS高速撞擊月球永久陰影區，探測撞擊形成的濺射物是否有水冰存在，僅觀測到可能有羥基存在的證據。其它探測到水存在的直接和間接證據則一直存在較大爭議，譬如雷達和中子譜儀數據。

“月球兩級的永久陰影區為水冰的穩定存在提供了必要條件。”郭弟均說，由於月球自轉軸幾乎垂直於太陽光照射方向，月球兩極緊密分佈的撞擊坑使得高程起伏大，因此，月球兩極存在永遠無法接受太陽光直接照射的區域，被稱作永久陰影區，最新數據顯示，其面積在南北兩極分別達到約16055km2和12866km2，這裡溫度極低，最低溫度可以達到-250攝氏度。

不過，水冰存在的形式和含量目前還有較大爭議，不同遙感數據、同一數據的解釋之間還存在著矛盾，尚未達成共識。

“如果月球存在水，或更廣義上的水，即羥基，其來源可能有幾種：彗星水、太陽風注入的水，以及火山噴發過程中脫氣作用所產生的岩漿水等。”郭弟均表示，對於月球兩極水的確認還需要進一步的探測，尤其是針對永久陰影區的著陸探測。

月球兩極適合建造月球基地嗎？

“在月球兩極建立月球基地的一個主要原因是永久陰影區可能有水，如果能夠確定水的存在，兩極將是建立月球基地的首選之地。”郭弟均說。

2018年1月，媒體報導NASA在月球北極附近發現熔岩洞，或成月球基地理想選址。

郭弟均表示，熔岩洞表面有數十米的月殼層，提供了防止撞擊事件、宇宙射線輻射的天然保護殼，能保護基地和內部工作人員的安全。另一方面，熔岩洞的特殊結構使得內部能夠維持較窄的溫度波動範圍，相對於月表，其溫度條件更適宜建立月球基地。

然而，建立月球基地需要投入大量尖端技術，尤其是兩極的極端溫度環境，需要更苛刻的工程技術手段和創造性的設計。

在完成登月以前，人類了解月球兩極主要依賴遙感探測和模型模擬。人類登上月球兩極之後，可以實地測量月表物理、化學性質和空間環境，此外可以採集兩極樣品。

郭弟均認為，探索兩極主要難點包括光照條件差，難以進行光學探測；兩極溫度低，對著陸器和巡視器要求很高；地形複雜，起伏較大以及測控要求高。