美国航空航天局宣布月球存在水冰的依据很多。可惜的是, 这些依据的解释往往是模棱两可的。
1. 1994年美国“克莱门廷”号搭载的双基地雷达探测成果。
根据双基地雷达在月球南极探测得到的反射能量曲线, 科学家认为: 如果反射能量曲线在横坐标为零的附近出现峰值, 那么, 在该目标物处就有冰的存在。这是因为在横坐标为零时, 飞船、目标物和地球三者成为一线, 而反射能量出现峰值, 是所谓的“自行车的反光镜效应”。
现在, 反射能量曲线在横坐标为零附近出现了峰值,而该轨道又直接覆盖月球南极附近的黑暗区。因此,美国科学家认定: “该图就是月球南极有水冰的证据。”
然而, 不少科学家认为, 双基地雷达的特征散射并不能确定是水冰引起的, 现在还无法排除是否是月球表面粗糙度引起的可能。
有科学家还认为, 因为“克莱门廷”号搭载的雷达极地观测时采用的入射角为82°~90°, 这样的入射角度使得产生的散射很难预测,会由于遮蔽、衍射、多次散射效应而产生异常。因此, 并不能确定月球南极轨道极化率的增加是相干后的向散射反效应还是其他的散射效应引起的,支持体散射机制的低损耗物质同样可以引起这种效应。虽然水冰可以引起散射, 但其他的散射机制(如月表粗糙度、二次反射等)也可解释月球极地的这一现象。因此,“‘克莱门廷’号双基地雷达极化率的增加是月球极地存在水冰引起”的观点并没有被广泛接受。
2. 美国阿雷西博地基雷达探测结果。
1992年, 美国康奈尔大学的斯泰西等利用波多黎各阿雷西博天文台地基雷达对月球极地进行表面制图, 搜寻月球极地永久阴影区的水冰。雷达波长和入射角与“克莱门廷”号搭载雷达相似。一些面积小的区域观测到了特殊的回波特征。
但是, 航天器上的光谱影像显示, 其中一些区域位于太阳的照射区, 而非永久阴影区。譬如, 阿雷西博地基雷达对位于月球北极北纬47°的彩虹湾地区的回波也显示独特特征。所以, 有科学家认为, 某些太阳照射区甚至月球赤道附近也存在雷达回波同向极化增加的现象, 明显是由于撞击坑边缘陡坡表面粗糙度引起的, 而非水冰。
3. “月球勘测者”探测器搭载的中子谱仪对月球水冰的探测成果。
1998年1月, 美国发射了耗资6300万美元的“月球勘测者”探测器。这一探测器搭载的有效载荷很多, 其中中子谱仪能够测量整个月球表面的氢含量。该中子谱仪可探测到含量小于0.01%的水, 探测深度约为0.5米。其探测的结果表明: 在月球极地, 中子流数据显示丰富的氢, 而且月球北极氢的信号比南极稍强, 因此推测月球极地可能含有丰富的水冰。科学家通过分析, 认为这种水冰可能是以坚实的近乎纯水冰的形式埋藏于干燥的地表下约40厘米处,其水冰的总储量可达66亿吨。这个数量是过去20亿年彗星撞击携带并滞留于月球的水冰总量的10%左右,因而是完全可能的。但是, 也有学者认为, 陨石的撞击汽化、微粒飞溅、星际氢的光致电离所导致的水冰损失速率可能超过彗星向月球输送水冰的量。
客观地讲, “月球勘测者”中子谱仪所反映的只是极地永久阴影区氢含量的增加, 况且1999年7月31日美国“月球勘探者”对月球南极附近一个阴暗的、直径为五六十千米的陨石坑进行精确撞击并没有观测到水蒸气的任何信号。哈勃空间望远镜和麦克唐纳天文台地基探测设备也没有探测到任何有关水的信息。
英国著名的《自然》杂志在2006年10月19日发布消息说: 月球南极陨石坑没有发现存在厚冰的证据。月球南极“沙克尔顿”陨石坑边缘是美国航空航天局定于2008年发射的月球坑观测和传感卫星的一个候选着陆点, 那里被认为是有水的。届时, 研究人员将对探测器着陆时激起的尘埃进行分析, 希望能够确实找到水的证据。
近日, 研究人员发现, 高分辨率雷达图像所展示的雷达散射参数并没有发现厚冰层存在的特征, 相反, 那里和月球上其他荒凉的地方并无差别。虽然不排除月球土壤中散布着较薄的水冰颗粒的可能, 但是存在大量水的希望变得渺茫。
4. 2009年月球坑观测和传感卫星的撞击成果。
人们不禁要问: 1999年的“月球勘探者”探测器对月球的撞击没有找到水, 为什么2009年月球坑观测和传感卫星的撞击却能找到水而且还“相当多”呢? 撞击的地点都是月球南极, 都是陨石坑, 方法都是光谱分析。是探测方法有了革命性的改进, 还是探测仪器有了质的飞跃?
美国航空航天局曾经非常正确地认为“天文学是全人类的科学”, 那么, 能否把这次月球坑观测和传感卫星的撞击数据(特别是有关月球有水的所有证据)最大限度地在美国航空航天局网站上予以公布,让全世界有能力判断其真伪的科学家共同来研究、来判断,以得出公论呢? “月球有水”在技术上是件大喜事, 又不会涉及军事或国家机密, 有必要躲躲藏藏吗?