在月球上发现了来自太阳的水

2017年在威斯康星州麦迪逊拍摄的日食。 (马特·安德森摄影/Moment/Getty Images)

一项对从月球上取回的尘埃的新分析表明,月球表面的水可能起源于太阳。

更具体地说,这可能是来自太阳风的氢离子轰击的结果,撞击月球表面,与矿物氧化物相互作用,并与脱落的氧气结合。其结果是,在中高纬度地区,月球风化层中可能大量隐藏着水。

这对我们理解月球上水的来源和分布有影响,甚至可能与我们理解地球上水的起源有关。

月球看起来像一个非常干燥的尘埃球,但最近的研究发现,那里的水比任何人想象的都要多得多。显然,它不是漂浮在湖泊和泻湖中;它被束缚在月球风化层中,可能像冰一样潜伏在永久阴影的陨石坑中,并被隔离在火山玻璃球中。

这自然会引发一些问题,比如那里到底有多少水?它是如何分配的?它到底是从哪里来的?最后一个问题可能有多个答案。

其中一些可能来自小行星撞击。有些来自地球。然而,一个可能的来源并不是想象宇宙雨云时首先想到的。

公平地说,太阳并不完全是水分,但它的风无疑是高速氢离子的可靠来源。包括对阿波罗任务中月球污垢的分析在内的证据此前提出了太阳风至少是月球上一些水成分的强烈可能性。

现在,由中国科学院地球化学家徐宇辰和田恒慈领导的研究小组在嫦娥五号任务回收的谷物中发现了化学成分,这些化学物质进一步支持了月球水的太阳能源。

他们研究了 17 种谷物:7 种橄榄石、1 种辉石、4 种斜长石和 5 种玻璃。与阿波罗和月球从月球中纬度地区收集的低纬度样本相比,这些都是从月球中纬度地区收集的,并且是从已知最年轻的月球火山玄武岩中收集的,来自最干燥的玄武岩基底。

使用拉曼光谱和能量色散X射线光谱,他们研究了这些晶粒边缘的化学成分 - 晶粒的外层,100纳米的壳层,最容易受到太空天气的影响,因此与晶粒内部相比变化最大。

这些边缘中的大多数显示出非常高的氢浓度,为百万分之1,116至2,516,并且氘/氢同位素比率非常低。这些比率与太阳风中发现的这些元素的比率一致,表明太阳风撞击月球,在月球表面沉积氢。

他们发现,嫦娥五号着陆点的太阳风所含水量应该在百万分之四十六左右。这与遥感测量结果一致。

为了确定氢是否可以保存在月球矿物中,研究人员随后对他们的一些颗粒进行了加热实验。他们发现,在掩埋后,谷物确实可以保留氢气。

最后,研究人员对不同温度下月球土壤中氢的保存进行了模拟。这表明温度在月球上氢的注入、迁移和释气中起着重要作用。这意味着在温度较低的中高纬度地区可以保留大量的太阳风衍生水。

基于这些发现的模型表明,月球的极地地区可能拥有更丰富的太阳风产生的水 - 这些信息对于规划未来的月球探测任务可能非常有用。

“极地月球土壤可能比嫦娥五号样品含有更多的水,”中国科学院的宇宙化学家林阳廷说

“这一发现对未来月球水资源的利用具有重要意义。此外,通过颗粒分选和加热,相对容易开采和利用月球土壤中所含的水。

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