月球水冰资源潜力与人类长期驻留可行性

艺术家对未来月球基地的概念图。一项新研究指出，月球上将有足够的水供小型基地、村落或城镇使用，但不足以支持大型城市。图片来自欧洲航天局。

月球上的水资源可能不足以支撑未来规模达百万人口的大型城市。 但小型城镇或村落或许能够维持数百年之久。

足够水的月球用于城市？

科学家已经发现月球上有很多水冰沉积物，尤其是在它的两极。但那里是否有足够的水冰来支持未来人类在那里建立城市生活？

这是马丁埃利斯在马萨诸塞州剑桥市哈佛史密松天体物理中心所质疑的内容，他于近期为《前沿》杂志撰写了一篇客座评论文章。

埃尔维斯和同行天文学家乔纳森麦克道尔计算过，试图回答这个问题。他们发现，月球城镇甚至小城市可能在1000多年内不会耗尽水……但月球城市如果拥有百万人口，可能在百年内就会耗尽水。

研究人员于2026年9月13日在《空间技术前沿》上发表了经同行评审的结论。

Iceatthemoon’spoles冰在月球的两极说明：此句为英文，成中文时需保持原意并符合中文表达习惯。

科学家们曾长期认为月球完全干燥，既没有水，也没有冰。但近年来，环绕月球运行的探测器在月球两极发现了冰存在的证据。

冰层隐藏在极寒的"冷阱"中，这些是终年不见阳光的深色陨石坑。这些冰层已经连续40亿年没有接受过直射阳光了。而且这些冰层不会发生升华现象（从固态直接变为气态），每十亿年最多只减少一毫米。

这些暗色陨石坑中可能含有多达十亿吨的冰，尽管估计数值有所不同。这听起来像是个好消息，对吧？嗯，也许……也许不是。

月球上的城市是否可持续？

研究人员首先提出了这个问题：

月球上的城市有多可持续？

电力不是问题。虽然陨石坑的深处始终处于黑暗中，但陨石坑的边缘却能见到阳光。研究人员发现，可以使用覆盖着太阳能板的千米高的塔楼产生30亿瓦的电力。

放大查看。此图显示了月球南极周围永久阴影区（PSR）的分布情况，以蓝色标示。这些区域最北可达约南纬80度。高程数据来自美国国家航空航天局（NASA）月球勘测轨道飞行器（LRO）上的月球轨道激光高度计（LOLA）仪器。正是在这些区域中发现了水冰存在的证据。图像来源：NASAGSFCTimothyP.McClanahan。

这张地图显示了月球南极周围永久阴影区（PSR）的分布情况，以蓝色标示。这些永久阴影区最北可延伸至约南纬80度。地形高程数据来自美国国家航空航天局（NASA）月球勘测轨道飞行器（LRO）上的月球轨道激光高度计（LOLA）仪器。正是在这些区域中，科学家发现了水冰存在的证据。图像来源：NASA戈达德太空飞行中心蒂莫西P麦克拉纳汉。

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缺水的需求带来了问题。

该研究的计算表明，即便有十亿吨水以冰的形式被封存，一座人口多达百万的城市也可能仅能维持数十年。如此大规模的永久性定居点需要用水来满足饮用、卫生、食物生产和生命保障系统等需求。而问题的关键在于：水资源是一种有限的资源。

如果居民实现了论文所假设的98%的水回收率，该城市仍会在一个多世纪后耗尽水资源。这种程度的水回收已在国际空间站（ISS）上实现。

该论文指出：

月球两极附近的永久阴影区所含水资源，即使采用国际空间站级别（98%）的回收效率，也不足以支撑一百万人口持续生存超过约一个世纪。除非回收效率能提升约10倍，或发现规模相当更大的水源，否则这一结果将排除在月球上实现大规模长期人类居住的可能性。

需要注意的是，这一百年左右的数字是两位研究人员的估算，并非一个已确立的界限。

该论文的估算基于一个模型，模型假设1百万人，每人每年总用水需求为500吨，且有98%的水被回收利用。这一假设是合理的，但并非来自广泛科学共识。

永久阴影区的一个示例。在月球两极，由于太阳高度角极低，一些深crater的底部永远无法接收到阳光照射。这些永久阴影区是太阳系中最寒冷的区域之一，能够捕获包括水冰在内的挥发性物质。图像来源：NASA科学可视化工作室西南研究院。

水量比此前认为的要少

我们仍然面临一个基本而重要的问题：目前尚不清楚月球上究竟有多少水。关于水冰的储量仍存在很大不确定性，而现有的轨道遥感探测无法充分探测月壤更深层的情况。我们需要开展更深入的勘测，探测地下更深处，因为一些科学家认为那里很可能存在更多的水冰。

一项近期研究指出，月球两极的水冰储量远低于此前估计。本文提及的数据为十亿吨，但其他现有估算显示实际数量可能仅为该数值的三十分之一左右。另一项2022年的研究则估计水冰总量约为三千四百万吨。

因此，一座拥有百万人的城市实际可用水资源可能仅能维持数十年，而非一个世纪。

尽管如此，月球上拥有百万人口的城市仍显得极为遥远。在可预见的未来，人类要在月球上建立基地并逐步扩展，可能最初仅能搭建几座建筑，勉强构成一个小型聚落。在这种规模的定居点中，水资源短缺的问题尚不构成实际困扰。

事实上，该研究指出，即使是一个10万人的定居点，也足以满足1000年的用水需求（采用国际空间站级别的水循环效率）。

未来可能出现的更大规模的月球城市，很可能还需数百年时间才能实现。到那时，我们对月球上实际水资源储量的认识将更加准确，水循环利用技术也将更为先进。

马丁埃尔维斯（MartinElvis）是哈佛史密松天体物理中心的研究人员，也是这项关于月球上水的新研究的两位作者之一。图片来自哈佛史密松天体物理中心。

马丁埃尔维斯是哈佛史密森天体物理学中心的研究人员，也是关于月球上水的新研究的两位作者之一。图片由哈佛史密森天体物理学中心提供。

乔纳森麦克道尔曾任职于哈佛史密松天体物理中心，是关于月球上水的新研究的两位作者之一。图片由乔纳森麦克道尔提供。

可能的解决方案

显然，规模越小越有利于可持续发展。展望遥远的未来……一个规模大得多的城市是否还有可能存续下去？目前已提出了一些可行的解决方案。

通过改进水循环技术，使效率提高五倍或更多。 采用垂直农业等新技术降低用水量。 从可接近的小行星进口水源。 在月球上寻找更多水源，可能位于更深的地方。

正如研究指出，发现更多水资源将是最佳可能方案。月球表土（土壤）中可能存在尚未探测到的、蕴藏冰的更深层冷阱。

只有时间才能证明大型月球基地或城市是否终将成为现实。除了显而易见的技术和政治挑战外，这还将取决于月球上存在多少可用作水源的冰，或者能从其他地方运来多少水。

结论：月球上是否有足够水资源供未来城市使用？最新估算显示，可能足以支撑小型村落或城镇，但难以满足大型都市的需求。

一十亿吨的水不足以实现可持续性

ViaFrontiers

BY: Paul Scott Anderson

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选文：天文志愿文章组-

翻译：AI

审核：天文志愿文章组-

终审：天文志愿文章组-零度星系

排版：天文志愿文章组-零度星系

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参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自： https://earthsky.org/space/water-on-the-moon-lunar-ice-moon-cities/

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