月球上有霜——而且遍及整个太阳系

是的，月球上有水。

二十年前，月球两极附近有霜覆盖地区的证据曾引起了惊讶和怀疑。十年前，印度“月船一号”探测器上的 NASA 仪器极大地支持了月球上有水冰的说法。两周前，对“月船一号”数据的更深入分析证实了之前的惊讶，并消除了怀疑：月球两极附近一些永久阴影的“冷阱”陨石坑确实包含高达 30% 的水冰区域。

月球冰可能是未来探险家宝贵的资源，是饮用水、氧气以及火箭燃料原材料的潜在来源。月球两极现在正成为进一步探索的目标。月球冰的发现还有一个更广泛的信息。冰、霜和雪在整个太阳系中无处不在。水冰尤其丰富，但太阳系中每个大型天体似乎都有某种形式的霜——即使在最炎热、最不可能的地方。

你几乎找不到比水星这个离太阳最近的行星更不可能有冰的地方了。它绕太阳运行的距离仅略大于地球的三分之一。白天的温度可达 430 摄氏度（800 华氏度）。然而，在 20 世纪 90 年代，天文学家通过向行星发射雷达信号，注意到了两极地区的明亮反射。这些信号与隐藏在陨石坑中的水冰一致，这些陨石坑与月球两极的陨石坑一样，永远不会暴露在阳光下。因此，那里的温度可能永远不会超过 -170 摄氏度（-275 华氏度），足够冷，可以使水冰稳定地储存。NASA 的“信使号”探测器最近的数据证实了水星上有冰——事实上，数量相当可观。

这些冰的来源仍然是个谜，但主要理论认为它们可能是由彗星撞击产生的，或者是由太阳风中的氢原子与地表岩石中的氧原子结合而当地形成的。这些也很可能是月球上冰的形成机制。很快我们将了解更多。欧洲-日本的BepiColombo探测器定于今年晚些时候发射，将对水星进行更近距离的观测。NASA 和中国国家航天局都已表达了对评估月球两极潜在水资源的浓厚兴趣。

Maxwell Montes, Venus - NASA — 金星高海拔的麦克斯韦蒙特斯地区在雷达图像中显得明亮，很可能是因为覆盖了一层重金属雪。（图片来源：NASA/JPL）

好吧，有一颗行星比水星更不可能有霜。在金星上，高温甚至更强（稳定 460 摄氏度），而且是持续不断的；由于厚厚的大气层，没有受保护的陨石坑或其他藏身之处。在这种条件下水冰是不可能的，但在金星的极端条件下可以形成其他种类的霜和雪。这里也一样，第一个线索来自于雷达图像。金星的高地显得出乎意料地闪亮。是什么让这些地区变得明亮？

主要的理论是，高海拔地区覆盖着金属霜，很可能由硫化铅和硫化铋组成。这些分子可能从低海拔地区的岩石中蒸发出来，或者更可能的是，它们可能被间歇性的火山活动喷出并在大气中循环。金星非常热，即使是金属化合物在地表附近也会保持气态。它们只会在相对凉爽的高山上凝结。一个地狱般的星球被一层闪亮的重金属雪覆盖，这倒是很贴切。

继续从太阳向外，毫无疑问，地球（第三颗行星）上富含水霜。第四颗行星火星也明显带有冰，尽管这颗行星著名的极冠除了固态二氧化碳（也称干冰）外，还含有固态水。火星上的令人兴奋的消息是，它的一些水似乎并没有完全冻结。在行星的南极地区似乎存在一个巨大的地下液态水湖泊；这是寻找生命的有希望的新地方。

在木星和土星上，有大量的冰和雪，但它们呈现出不熟悉的形式。两颗行星的顶部寒冷，内部炎热。在大气层的某个边界层，水可以融化和凝结，产生水云和雪暴——尽管水可能与氨混合，使其更像是“清洁剂风暴”。也没有固体表面可以让雪堆积，所以落下的雪花只会融化、蒸发，然后被送回无尽的循环中。

Jupiter Cloud Towers - NASA — 2017 年 5 月，NASA 的朱诺号探测器在距离 12,900 公里处拍摄的一张令人惊叹的图像显示，云层从木星较低的云层顶部上升了 50 公里。（图片来源：NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran）
NASA/SWRI/MSSS/Gerald Eichstadt/Sean Doran

木星比土星更温暖、更活跃，因此那里的冰云更加明显和壮观。去年，NASA 的朱诺号探测器非常清晰地看到了木星上一个风暴天气，高耸的云层投下了清晰的阴影（如上图所示）。

在木星和土星的许多卫星上，水冰以更实在、更易触及的形式大量存在。然而，如果你特别寻找雪和霜，那么恩塞拉多斯（土卫二）是你的目的地。这个小小的土星卫星最著名的是其冰冷外壳下隐藏的广阔（且可能维持生命的）海洋。来自那里的水从恩塞拉多斯南极的喷流中喷出。喷流中的水立即结冰，并以细粉末状的雪落在表面：根据月球和行星研究所的 Paul Schenk 的说法，非常适合滑雪。