上游科考室 | 一文读懂月球熔岩管洞穴：人类或可栖息，还可能储存水冰

意大利特伦托大学的研究团队近日在《自然·天文学》杂志上发表论文，宣布在月球静海区域发现了一处熔岩管洞穴。这个洞穴深约130米至170米，宽约45米，长30米至80米，与一个“天井”般的坑道相连。这一发现为人类建立月球基地提供了新的思路。

熔岩管洞穴是一种特殊的洞穴类型，形成于火山喷发过程中。当液态熔岩在地表流动时，表面冷却较快形成固体硬壳，内部熔岩继续流动形成管道。当火山喷发结束，熔岩供给终止，管道中的熔岩继续向下流动，最终形成中空的熔岩管。这种结构不仅存在于月球上，在地球和火星上也有发现。

地球上最大的熔岩管洞穴位于韩国济州岛，长度超过13千米，高数十米，宽十余米。我国的五大连池、镜泊湖、海南岛等地也有熔岩管洞穴分布。火星上目前已发现约1162个洞穴，主要集中在萨西斯火山省的大型火山侧翼。由于月球的引力比地球小，岩浆在流动时更不容易坍落，因此月球上的熔岩管体积往往比地球上的更大。

科学家们认为，熔岩管洞穴是建立月球基地的理想场所。首先，洞穴内部环境相对恒温，能耗低。月球表面温度在-170℃至110℃之间，温差达280℃；而没有光照的内部温度仅在-20℃至30℃之间，温差仅为50℃。研究显示，在熔岩管内维持20℃左右的温度，所需能量仅为月球表面的1/5。

其次，熔岩管洞穴可以作为天然屏障。月球表面的太阳射线辐射对人类生命构成严重威胁，但6米厚的月壤就能将辐射剂量削弱到接近于零。由于熔岩管埋深通常达到数十米，因此在抵御宇宙射线方面具有显著优势。此外，顶层还可以抵挡陨石和微陨石的撞击，阻挡月尘和溅射物，减少对人员和设备的伤害。

第三，熔岩管内部可能富含水冰。2023年有科研团队发表文章称，月球表面含水量可能高达2700亿吨。由于熔岩管内为永久阴影区，温度很低，且地势低洼，有可能收集月球上的水冰。如果能够发现大量水冰，将为月球基地建设带来极大便利，为人类在月球的生产生活提供充分保障。

最后，熔岩管内部的特殊环境具有重要的科研价值。相比月球表面长期遭受空间风化和混合的样品，熔岩管内部保留了不同时期岩浆活动的新鲜样品。通过分析这些样品，可以深入了解月球的起源、形成过程和岩浆演化。

然而，利用熔岩管洞穴建立月球基地也面临诸多挑战。目前还没有探测器进入过熔岩管内部，缺乏详细的数据资料。大规模封闭生态系统实验也尚未成功，上世纪90年代的“生物圈2号”实验最终以失败告终。此外，智能建造技术的发展还不成熟，无法自动建造大型复杂的工程。

尽管如此，人类仍在不断努力。美国计划在2025年让探测器进入月球熔岩管开展相关实验。重庆大学谢更新团队正在利用喀斯特溶洞模拟月球熔岩管环境，进行自动施工技术和人工生态系统实验。这些研究将为未来在月球熔岩管内建造人类基地提供可行方案。

如果能够成功建立月球基地，人类将能够持续开发月球资源，推动地月旅行的普及，甚至将月球作为火星探测的中转站。这将对人类的生存发展产生深远影响。虽然道路充满挑战，但我们可以选择相信未来，期待人类在月球上开辟新的家园。