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嫦娥5号新發現:1噸月壤含水約120克!誰是月球的“造水工廠”?

2020年12月17日,我國嫦娥五号傳回器成功在内蒙古四子王旗着陸,帶回來了1731克月壤,其中主要成分為二氧化矽,占到總量的75%,此外還有氧化鈉、氧化鈣,鐵橄榄石,顔色偏深,且有多種樣式。

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和我國的月壤相比,美國從月球帶回的328公斤月壤呈灰白色,其主要成分為二氧化矽、二氧化钛、氧化錳、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀,兩者有一定的差異。

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我國按照“兩個部分、三個用途”的原則處理月壤。兩個部分指的是,大部分月壤存放在北京中科院國家天文台,一小部分儲存在湖南韶山。三個用途分别是放在博物館供群眾參觀、了解;用于我國高校和各地科研機構研究;根據我國簽署的國際公約和合作協定,一部分月壤借給其他國家科學家的研究,但需提前申請。

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我國對月壤的研究正在快速推進中。1月8日,《科學·進展》發表了一篇由中科院地質與地球實體研究所聯合其他機關撰寫的一篇月壤研究文章,指出嫦娥五号采樣區的月壤中水含量約120ppm,也就是說該區域每1噸月壤含有120克水。

而從其他地方濺射到采樣區的岩石中含水量為180ppm,即每噸岩石約有180克的水。這是我國首次在月表原位條件下獲得的月球含水量,意義重大。

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需要指出的是,檢測月壤資料的儀器為“月球礦物光譜儀”,月壤中的水并不是能夠流動、飲用的水,而是礦物質中的水分子或者羟基,需要經過一系列轉化才能被人飲用。

實際上,我國的月壤整體“偏幹”,因為嫦娥五号着陸點在呂姆克山附近,呂姆克山實際是一個1300米高的火山群,位于風暴洋北部。大約在13億年前經曆一場激烈的火山噴發,受此影響,月壤如同經曆了脫氣一樣,不可能含有太多的水。而岩石比月壤多出的60克水,有可能來自月球内部,一旦被證明無疑是個重大發現。

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月球上沒有綠色植物,無法進行光合作用,那麼月壤的水是哪裡來的?

研究者認為這些水分子、羟基大部分是太陽風的傑作。太陽風是從太陽的上層大氣中射出的超聲速等離子體的帶電粒子流,由質子和電子等微物質組成。

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粒子流在運作過程中有一股強大的動力,以200~900千米/秒的速度湧向宇宙空間,部分粒子流最後分别“墜入”不同星球。2012年3月7日,地球上遭遇了10年來最強的一次太陽風暴,陸地上的無線通訊受到了顯著影響。

早在1952年美國化學家哈羅德·尤裡對太陽風暴進行深入分析後,指出太陽無法照射的月球窪地上可能存在水或與水類似的揮發性物質。

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也正是因為太陽風和月球火山的因素影響,月球上水的分布極為不均勻:有的地方“偏濕”,含有大量水,容易被檢測到;有的地方“偏幹”,取再多月壤也不檢測不到水。

從1969年阿波羅11号第一次登月,到1972年12月阿波羅17号返航,6次成功登月美國從月球上帶回了的328公斤月壤,窮盡手段也未檢測到水分,是以當時科學家一度認為哈羅德的猜測是錯誤的,月球上壓根不會有水。

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轉折發生在1978,蘇聯發射了月球計劃中最後一顆探測器“月球24号”,和以往探測器不同的是,采集的是月球地表下2米深的月壤,總計170克。而就是這一批月壤,蘇聯科學家從月壤中檢測到了微量水分。

這一結果卻飽受争議,一方面是因為含水量實在是太少,可能存在檢測誤差;另一方面有專家懷疑月壤傳回地球後,儲存不夠嚴密進而有濕空氣滲入,“污染”了月壤。

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2009年後月球有水的線索大量出現。先是印度發射的“月船一号”探測器,其月球礦物繪圖光譜儀發現了水;接着探測器“卡西尼号”、 “深度撞擊号”、月球觀測和傳感衛星等利用光譜儀均探測到了水,月球上有水得到了實錘。

原創:博文

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