地球的卫星月球隐约可见。在人类首次踏上月球表面五十年后，多个国家和营利性私营公司正在竞相重返月球。
对于那些希望将更多人送上月球的人来说，未来月球任务的许多计划都取决于开采那里的可用资源。而资源最丰富的目标似乎是月球两极，那里永久阴影的陨石坑充当“冷阱”，积累了数十亿年来彗星和小行星撞击产生的水冰沉积物，以及月球上可能活跃的“水循环”。
经过漫长岁月形成的这些储量可能非常巨大，为宇航员的生存和发展提供充足的水冰，从而实现人类在月球上的持续存在。从寒冷的陨石坑中提取出来的冰可以用于制造火箭推进剂、燃料电池和辐射屏蔽，更不用说生产饮用水了。
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另一方面，这批宝藏也可能提供另一种宝藏。虽然它对人类生存的效用是显而易见的，但冰也可能具有巨大的科学价值，揭示月球历史中隐藏的篇章，从而增进我们对地球生命如何产生和进化的认识。专家们现在正在辩论是否应该对月球冰开采的新兴计划采取冷淡态度——至少在更好地理解其科学潜力之前。
携手探索月球
美国地质调查局天体地质科学中心（位于亚利桑那州弗拉格斯塔夫）的地质学家拉斯洛·凯斯泰说，月球冰具有毋庸置疑的研究价值。对黑暗极地陨石坑中沉积物的研究可能有助于提供关于月球轨道长期稳定性、小行星和彗星撞击的性质和时间，甚至过去月球火山活动事件的新信息。
“原则上，就目前而言，原位资源利用和科学之间不应该存在真正的冲突，”凯斯泰说。但他指出，“在能够正确设计原位资源利用策略和技术之前，必须对月球上的冰有更深入的科学理解。”
如果月球极地冰沉积物被开发利用，这可能成为科学和商业携手合作的绝佳范例。这是约翰·鲁梅尔的观点，他曾是美国宇航局的行星保护官员，现在是位于加利福尼亚州山景城的SETI研究所的高级科学家。
“科学家们认为，极地冰的许多层是过去彗星和小行星撞击的记录，为了解地球-月球系统的漫长历史提供了线索，”鲁梅尔说。“但他们需要工程专业知识才能在80开尔文的温度下钻取岩芯，这非常寒冷。”
相反，鲁梅尔说，“冰矿勘探者”会想知道冰是由什么构成的，以及它的品级是否高——也就是说，是否不太脏或被其他物质污染。“一些彗星的核心可能含有大约5%的氰化物，”他指出，“因此，如果月球矿工要出售产品，他们必须注意产品质量！”
天体生物学意义
夏威夷大学马诺阿分校的行星科学家保罗·卢西说，人们对月球两极的冰知之甚少。“但它肯定具有重大的科学潜力，这取决于它是如何到达那里的以及何时到达的。”
卢西特别指出，任何埋藏在陨石坑冷阱中的彗星冰都可能具有重大的天体生物学意义，可能包含着生命的关键成分最初是如何来到地球-月球系统的线索。保持这些证据相对不受未来月球着陆的污染可能很重要。
“可能有一些独特的地点需要从一开始就保留下来用于科学探索，”卢西说。然而，到目前为止，还没有足够详细的冰分布图来识别关键地点。他说，月球采矿可以为采样沉积物创造机会，而这些沉积物原本是太空机构的科学探索预算无法企及的。
“如果月球两极存在有机[物质]，它们就为实地检验彗星和星际云的[化学]合成模型提供了一个机会，而彗星和星际云被认为对早期地球提供有机物质非常重要，”卢西推测道。事实上，他说，在太阳系中，没有其他比月球更方便进行此类研究的星球外地点了。
同样，德国柏林工业大学教授、华盛顿州立大学兼职教授、天体生物学家德克·舒尔茨-马库奇认为，月球冰可能包含我们可能找到的地球生命最早演化的唯一遗迹。“我认为我们应该‘去’[开采月球冰]，但也绝对要分析这种冰可能含有的任何有机物，”他说。“这样我们或许能够解开地球生命起源之谜。”
科学优先
美国宇航局首席科学家吉姆·格林表示，目前的估计表明，月球黑暗陨石坑中存在大约一亿吨到两亿吨水冰——这令人兴奋。“从科学的角度来看，我们对此感到兴奋，因为我们想知道它是如何到达那里的……以及它是一次性发生的，还是[仍然]在今天发生？”
格林说，通过研究那些永久阴影区域，未来的探险家不仅可以窥探月球撞击的历史，还可以潜在地对月球内部进行新的发现，例如月球地幔中水和其他挥发性化合物的历史。“这引导我们产生了科学上的渴望，即前往这些地点并带回低温样本，以便在实验室中进行研究，”他说。
这是否意味着从月球上每个阳光无法照射到的陨石坑中采集冰芯样本，然后宣布所有剩余的水都禁止开采？
“我对这个问题的回答是不，绝非如此，”格林强调说。“我们想要取回样本，并且可能会在采矿业介入并开展业务之前取回样本。他们会等待我们取得岩芯并告诉他们那里有什么。首先，科学家们不知道，他们会想知道。这是一个非常激动人心的时刻。一切都关乎首先进行科学研究。”
格林回忆说，关于月球行星保护方面的分类可以追溯到阿波罗登月计划。在阿波罗11号宇航员从他们历史性的月球之旅返回地球后，他们被安置在隔离住所内——一种特殊的艾尔斯瑞姆拖车。阿波罗12号和14号登月任务的机组人员也是如此。
“当确定月球样本中没有需要担心的生物材料时，大门就打开了，让宇航员回家了，”格林说。因此，月球的分类是月球样本的“非限制性地球返回”。
但基于新的月球科学观测，是否有考虑改变这种分类？如果有，理由是什么？
如果有，那将来自联合国空间研究委员会（COSPAR）行星保护小组，格林是该小组的美国宇航局代表。“目前，我没有看到任何让我们暂停改变分类的事情，”他说。
占领月球？
那么，为了获得两全其美，既利用月球冰进行可持续探索，又用于科学研究，需要什么呢？
密西西比大学太空法荣誉退休教授乔安妮·加布里诺维奇指出，尽管基本准则是在1967年的联合国《外层空间条约》中制定的，但这仍然是一个积极的国际辩论领域。加布里诺维奇是2018年国家科学院关于行星保护政策报告的委员会成员和共同作者，该报告讨论了如何识别和保护具有科学价值的区域。
例如，如果月球上的水冰被认为富含过去或现在的微生物生命，那么它可能会被隔离并保存起来用于研究。“从科学的角度来看，这很有道理，”加布里诺维奇说。
正如报告中建议的那样，需要一项正式的国际协议来解决保护月球作为科学研究资源的问题，无论探索是由政府还是私营公司进行。这样的协议可以根据科学家、工程师和政策制定者的建议，制定识别和保护月球敏感区域的指导方针，并将通过联合国颁布。其法律基础将基于《外层空间条约》第二条，该条规定月球“不受国家通过主权主张、使用或占领或任何其他方式的据为己有”。加布里诺维奇说，因为某个区域具有科学价值而关闭对其的访问权限，将等同于《外层空间条约》下的“占领”。
“这就是为什么必须达成国际协议，”她说。“这不是外交上的礼遇。而是一种法律上的必然。”