中国在12月启动了月球 采样返回任务，开启了新一轮的月球探测热潮。包括俄罗斯、印度、中国、日本和美国在内的国家至少有八艘航天器计划在未来三年内在月球表面着陆。
有史以来第一次，即将到来的几个任务将探索月球上一些最引人入胜，但也最敏感的区域——月球两极。研究人员对研究这些区域阴影陨石坑中冰冻的水感到兴奋。但他们也担心，更多月球探测可能会污染他们想要研究的冰。
冰对科学家来说因各种原因很重要。有些人想分析原始样本，以解开地球和月球在数十亿年前如何以及何时积累水的线索。另一些人则希望开采冰作为未来月球基地火箭的燃料。
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探险家现在面临着复杂的选择。他们是立即开始挖掘，以研究出开采冰并将其转化为燃料的过程？还是缓慢进行，以仔细保存冰中编码的科学记录？印第安纳州圣母大学的地球科学家克莱夫·尼尔说：“现在，我们有一些科学家说我们不能靠近它，因为我们会破坏它。” “另一些人则说我们需要它，所以我们就要去争取它。”
这些紧张关系需要尽快解决——尤其是在NASA计划向月球南极发送一系列任务之际，这些任务从2022年的机器人着陆器开始，并在几年后以宇航员自1972年以来首次踏上月球而告终。
上周，美国国家科学、工程和医学院（NASEM）的一份有影响力的报告 认为，航天机构需要优先考虑他们希望从月球两极获得的科学成果，以便有效地探索它们。国际空间研究委员会（COSPAR）负责制定空间探索的最佳实践，也在评估情况，并将于未来几个月内决定是否为前往月球的航天器发布新的指导。NASA正在等待COSPAR的决定，然后可能会更新自己关于如何负责任地访问月球的规定。
随着月球探测的增加，“我们有义务不对未来的科学调查造成损害”，NASA位于华盛顿特区总部的行星保护官丽莎·普拉特说。问题是，“我们如何才能做对？”
必然的冲突
没有任何航天器直接探测过月球两极及其潜伏在那里的冰。唯一 接近的任务是印度的“维克拉姆”着陆器，它在2019年坠毁在距离月球南极约600公里的地方，而不是着陆并研究表面。中国正在计划嫦娥六号任务，该任务可能会访问月球南极，最早可能在2023年采集冰和岩石并返回地球。它将是 嫦娥五号的后续任务，嫦娥五号于去年12月从中纬度地区采集了岩石。日本和印度也一直在讨论一项前往月球南极的机器人任务，俄罗斯和欧洲也是如此。
还有NASA。在美国总统唐纳德·特朗普的领导下，该机构一直在准备一系列以月球两极为重点的任务。根据目前的计划，NASA将在2022年向南极发送两个机器人着陆器，然后在2023年发送一个更大的机器人漫游车，名为VIPER。它将把一米长的钻头插入月球土壤中以开采冰。最早在第二年， 人类将会抵达 并开始探索冰冷的陨石坑。NASA上个月发布的一份 NASA报告称，他们的目标之一可能是收集冰，并将其冷冻后运回地球的实验室进行研究。
探险家污染月球冰的可能性是五十年前没有人预料到的问题，当时阿波罗号宇航员成为首批登上月球表面的人类。当时，研究人员认为月球是干燥的。直到最近十年左右，他们才意识到月球的许多地方都有水，包括在黑暗的极地陨石坑中冰冻的水。科学家们甚至在月球上至少一个阳光照射的地方发现了水，它存在于原本干燥的土壤中的矿物质中。
所有这些水可能是通过富含水的 asteroid 或彗星到达月球的，也可能是通过太阳风轰击月球表面到达的。其中一些可能来自月球内部，从富含水的内部通过火山爆发喷出。无论其来源如何，月球的水都蕴含着至关重要的科学信息。
月球两极缺乏阳光照射的陨石坑内的冰可能已经积累了数十亿年。如果是这样，它不仅保存了月球早期历史的记录，也保存了地球早期历史的记录。月球可能是大约45亿年前，一个巨大的物体撞击新生地球时形成的，撞击扬起的碎片聚结成月球，并将它们的历史紧密联系起来。在地球上，包括板块构造在内的地质活动已经抹去了地球早期历史的大部分记录。但是月球没有这种活动——是一个完美的研究对象。
NASA艾姆斯研究中心位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德的行星科学家阿里尔·德意志说：“月球水的历史为了解太阳系如何随时间演变提供了很多线索。”
污染站
由于月球冰的重要性，许多研究人员对如何探索它持谨慎态度。特别是，一些人一直在研究火箭尾气对冰冻矿藏可能造成的污染影响。
马里兰州劳雷尔市约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家帕瓦蒂·普雷姆及其同事最近模拟了一个中型着陆器在南纬70度到达月球——距离南极冰雪覆盖的陨石坑几百公里。模拟显示，即使火箭不会释放太多水，但它释放的水会扩散到月球周围，并在那里停留一段时间。即使在2个月球日（地球上的2个月）之后，火箭释放的水仍然有30-40%存在，主要冻结在月球的夜侧。“主要的结论是，水蒸气真的无处不在，”普雷姆说。因此，月球的极地冰已经被过去的探险家污染了。
国际组织COSPAR一直在询问数百名行星科学家，他们有多担心月球探测可能会干扰两极的科学研究。欧洲航天局位于荷兰诺德维克的行星保护官、COSPAR行星保护委员会副主席格哈德·克米内克说，在2020年一项调查中，超过70%的受访者表示，他们担心污染可能会破坏月球冰中保存的科学记录。
在提交给NASA的 一份白皮书 中，包括普雷姆和德意志在内的19位科学家提出了他们所谓的“起源优先”任务，目标是前往月球两极之一的阴影陨石坑。目标是在月球探测活动增加之前收集相对原始的冰样本，以帮助科学家确定那里的冰是如何随着时间推移而积累的。中佛罗里达大学位于奥兰多的空间科学家、该论文的合著者埃丝特·贝尔特兰说，这样的任务将告诉他们冰的科学记录有多珍贵，以及是否应该推迟采矿活动。
NASA目前没有为“起源优先”任务分配资金，并继续计划向月球极地地区发送多艘航天器。但该机构正在倾听那些担心出错的科学家的意见，并打算谨慎行事，该机构的行星保护官普拉特说。“我们需要在资源利用的驱动力与科学发现和知识的需求之间取得平衡，”她说。
与此同时，如果COSPAR通过新的月球探测指南，NASA和其他国家的航天机构也可能会这样做。COSPAR目前的指南要求各国保留一份清单，列出所有在前往月球的任务中携带的有机材料——如碳复合材料、油漆和粘合剂。克米内克说，拥有这样的清单有助于减轻对污染的担忧，因为它告诉科学家究竟有哪些人造材料进入了月球环境。一个可能的改变可能是未来的任务也要保留一份清单，列出他们可能从火箭或生命支持系统中排放的气体。克米内克说，包括中国航天局和SpaceX和蓝色起源等商业公司在内的相关参与者已经与COSPAR进行了会谈，讨论这些可能的改变。
决策，决策
然而，随着这些讨论的继续，一些科学家并不太担心污染问题。尼尔和其他人指出，火箭尾气中的水蒸气只在月球表面的最顶层沉淀成薄薄的一层——因此，不需要太多工作就可以挖掘到它下面，到达下面未受干扰的冰层。上周的NASEM报告也指出，污染埋藏冰的风险很低。科罗拉多矿业学院位于戈尔登的行星科学家凯文·坎农认为，探索月球冰所引入的少量污染，与弄清楚所有冰的分布位置和方式的科学进步相比，是微不足道的。他一直在绘制最大、最容易获得的冰矿藏可能存在的位置。
其他人提出了几个保护月球冰的想法。一项提议是保留月球的一个极点用于科学研究，同时开放另一个极点用于采矿和勘探。另一项是为一些冰雪覆盖的陨石坑划定禁区。有许多这样的陨石坑，从比人手还小的微小坑洼到直径10公里的陨石坑——科学家说，并非所有陨石坑都需要探索。
“我们需要做的一件事是确保我们有远见，”普雷姆说。“谁知道未来几代人可能想做什么样的科学研究呢？”
本文经许可转载，并于 2020年1月5日 首次发表。