對月球地圖的綜合分析揭示了跨越不同緯度的多種水源，這表明即使在赤道附近也有可能成為未來太空人的取水點。利用月球礦物學繪圖儀的數據，研究人員詳細描述了水和羥基在月球表面的穩定性和分佈情況，發現了促進這些物質出現的地質活動。

上圖：月球的黑白影像，來自月球礦物學成像儀的資料。 下圖月球上的水地圖。 不同的顏色代表不同的吸水形狀，並與岩石類型相關。 深馬雷色的吸水率較淺，呈方格狀。 藍色是長石的特徵，吸收範圍更廣，吸收深度更深，對水的吸收強度向兩極遞增。 影像的中心部分是月球面向地球的部分。 左右兩部分是月球的遠側（經度-180 至+180 度）。 影像底部為南極地區，頂部為北極地區。 垂直條紋是由於Chandrayaan-1 號太空船在不同的軌道上以不同的幾何形狀觀察地表造成的。 資料來源：NASA/ISRO/M3 小組/PSI/R. 克拉克

根據月球近邊和遠邊地圖的最新分析，陽光照射下的岩石和土壤中的水和羥基有多種來源，包括流星撞擊在各個緯度挖掘出的富含水的岩石。

「未來的太空人或許可以透過利用這些富水區域，甚至在赤道附近找到水。」行星科學研究所高級科學家、《月球礦物學繪圖儀（M3）所見月球上水和羥基的全球分佈》（ The Global Distribution of Water and Hydroxyl on the Moon as Seen by the Moon Mineralogy Mapper (M3）一文的主要作者羅傑-克拉克（Roger Clark）說：”以前，人們認為只有極地地區，特別是極地陰影較深的隕石坑，才有可能發現大量的水，”這篇文章發表在行星科學雜誌上。

“了解水的位置不僅有助於了解月球地質歷史，還有助於了解太空人未來可能找到水的地方”。

克拉克和他的研究小組，包括PSI科學家尼爾-皮爾森（Neil C. Pearson）、托馬斯-麥考德（Thomas B. McCord）、德博拉-多明哥（Deborah L. Domingue）、阿曼達-亨德里克斯（Amanda R. Hendrix）和喬治亞娜-克拉默（Georgiana Kramer），研究了”月球礦物學繪圖儀”（M3）成像光譜儀的數據。

在月球的日照部分尋找水的位置使用了紅外光譜技術，在紅外線反射太陽光的光譜中尋找水和羥基（一種含有一個氫原子和一個氧原子的功能化學基團）的指紋。 數位相機記錄了光譜可見部分的三種顏色，而M3 儀器則記錄了從可見光譜到紅外線的85 種顏色。

就像我們看到不同材料的不同顏色一樣，紅外光譜儀可以看到多種（紅外線）顏色，從而更好地確定成分，包括水（H2O）和羥基（OH）。 水可能是透過加熱岩石和土壤直接獲得的。 水也可能是透過化學反應形成的，化學反應釋放出羥基，並將四個羥基結合在一起，生成氧和水（4(OH) ->2H2O + O2 ）。

透過對位置和地質背景的研究，克拉克和他的團隊能夠證明月球表面的水是可代謝的，這意味著H2O在數百萬年的時間裡被緩慢地破壞，但羥基（OH）仍然存在。 將地表下富含水的岩石暴露在太陽風中的隕石坑事件會隨著時間的推移而降解，破壞H2O 並產生羥基（OH）的瀰漫光環，但這種破壞是緩慢的，需要數千年到數百萬年的時間。

在月球表面的其他地方，也出現了羥基光環，這可能是太陽風質子撞擊月球表面，破壞矽酸鹽礦物，質子與矽酸鹽中的氧結合產生羥基，這個過程稱為太空風化。

克拉克說：”綜合所有證據，我們看到月球表面地質複雜，地表下有大量水，表面有一層羥基。”

月球主要由兩種岩石組成：一種是玄武岩（夏威夷的熔岩），顏色較深，另一種是正長岩，顏色較淺（月球高地）。 正長岩含有大量水分，玄武岩則很少。 這兩種岩石也含有與不同礦物結合的羥基，如下圖所示。

月球上的羥基分佈圖。 顏色與吸收帶位置相關，藍色在較短波長處，紅色在較長波長處（紅外線從2.72 微米到2.83 微米）。 相較之下，可見光譜的範圍從0.4 微米（藍色）到約0.7 微米（紅色）。 波長較短的羥基位置與黏土礦物相關，波長較長的羥基位置與硫酸鹽礦物相關，儘管這些位置並不是唯一的。 要確定含羥基礦物，需要比M3 儀器提供的光譜解析度更高的數據。 資料來源：NASA/ISRO/M3 小組/PSI/R. 克拉克

這項研究揭示了先前已知的奧秘。 當太陽在一天的不同時間照射月球表面時，水和羥基的吸收強度會改變。 由此推算，大量的水和羥基必須以每天為週期在月球周圍移動。 然而，這項新研究表明，非常穩定的礦物對水和羥基的吸收也表現出同樣的日效應，但對於像輝石這種月球土壤中常見的火成矽酸鹽礦物，它們在月球溫度下不會蒸發。

造成這種影響的原因是由於一層薄薄的富集成分和/或土壤顆粒大小與土壤深處不同。 當太陽在月球上低空時，與太陽在高空時相比，光線會透過更多的表層，從而加強紅外線吸收。 可能仍有水在流動，但要量化水的數量，新的研究還需要量化分層效應。 在阿波羅時代的探測器拍攝的影像中，月球車的軌跡顏色較深，這也說明月球表層較薄，而且與眾不同。

與表層薄有關的是月球上被稱為”月球漩渦”的神秘特徵的表現形式。 磁場被認為在漩渦的形成過程中起到了轉移太陽風的作用，這也會減少羥基的產生。 先前由PSI 高級科學家Georgiana Kramer 領導、R. Clark 合著的一項研究表明，月球漩渦缺乏羥基。 新的研究證實了這一點，但也顯示出更多的複雜性。

這項利用全球羥基地圖進行的新研究也顯示了一些從未見過的區域，它們與已知的漩渦相似，但在可見光下看不到漫射圖案，因此只能在羥基吸收中看到。 這些新特徵可能是舊的侵蝕漩渦，也包括新的類型，包括弧形和線形特徵。 透過以這種新方式繪製月球地圖，月球表面顯示出它比我們想像的要複雜得多。

編譯自/ scitechdaily