月亮上有“水”,但还没有桂花树

“嫦娥”在月亮上发现了“水”!
这个说法听起来很浪漫 , 但眼下正与之相关的这条新闻 , 却充满了属于科学、属于未来的另一种美感:嫦娥五号探测器 , 在月球表面的土壤里 , 发现了“水” 。
更准确一点说 , 这里的“水” , 可不是能直接喝到嘴里的液态水 , 而是指藏在月壤颗粒里面的水分子或羟基(OH) 。
2022年1月8日 , 中科院地质与地球物理研究所行星科学团队 , 与上海技术物理研究所、国家空间科学中心、夏威夷大学、南京大学合作的科研团队 , 一同在《科学-进展》上发表了关于“月球表面水探测”的研究成果 。
2020年12月 , 嫦娥五号在月球正面预选着陆区着陆 , 着陆区的玄武岩已形成了20亿年 。 嫦娥五号携带了月球矿物光谱分析仪 , 一边采样带回月球样品 , 一边在采样区约2米×2米范围的区域进行了光谱观测 。
【月亮上有“水”,但还没有桂花树】这是人类第一次有机会在月球表面“近距离、高分辨地探测到水的信号” , 按照中科院地质与地球物理研究所副研究员林红磊的形容 , 相当于研究者直接在月球上带着光谱仪出了一次“野外” 。
作为目前“唯一一次既返回样品 , 又获取到月表原位光谱的任务” , 嫦娥五号显然给月球水的研究注入了一针强心剂 。 它带回来的样品 , 能够被用于详细分析月球水在月壤颗粒中的分布、存在形式和来源 。 而原位光谱可以与轨道遥感建立联系 , 能够研究月表水的全球性分布和时间变化特征 。
研究人员分析了嫦娥五号原位探测数据 , 最终估算的结果是:1吨月壤中 , 相当于有约120克“水” , 1吨岩石中相当于有约180克“水” 。
关于月亮上究竟有没有水这件事 , 其实已经争论了半个多世纪 。
早在1952年 , 诺贝尔化学奖得主哈罗德·克莱顿·尤里就提出 , 月球上“可能存在着太阳永远无法照射到的洼地” , 即“永久阴影区” , 这些洼地中或许存在一些挥发性的物质 。 1961年 , 加州理工学院的科学家 , 模拟展示了水蒸气是如何在漫长的地质时间尺度上 , 困于永久阴影区的 。
1969到1972年 , 以希腊神话太阳神阿波罗为名的登月任务 , 从月球上带回了大量样品 , 科学家们终于能亲自动手 , 试着从这些月壤里翻找出水来 。 可惜的是 , 也许是因为当时的技术限制 , 抑或样品的选择问题 , 阿波罗带回来的这些月壤都是“干巴巴的” 。
用开玩笑的话来说 , 仿佛真的有太阳神将它们烘干过似的 。
“月亮是干的” , 这事逐渐成为一个共识 , 哪怕是1978年 , 苏联科学家在采集到的月壤样品中 , 测量到了约0.1wt.%的水——相当于1吨月壤中有1000克水 , 也没人敢说月亮上真的有水 。 将近半个世纪 , 对月球水的研究止步不前 , 直到1994年 , 美国国家航空航天局发送了克莱门汀号探测器 , 利用雷达技术探测了月球两极 。
雷达波的反射模式显示 , 月球极区永久阴影区的月壤中 , 可能存在水冰 , 即一种由水或融水在低温下固结的冰 。 当时的研究者判断 , 测量月球氢的含量 , 或许是“探测水的一个方式” 。 1998年 , 月球勘探者号利用中子谱仪探测到了大量的氢 , 模型估计 , 月亮上的水 , 或许多达数亿吨 。
2008年 , 随着技术的发展 , 科学家终于在“阿波罗”样品中探测到了水 , 但在嫦娥五号之前还没有进行过在月表原位的测量 。
月球上的水 , 主要的存在形式包括水冰、月壤表层水和月球内部水 。 几个可能的主要来源包括:太阳风注入 , 富含挥发物的陨石或彗星撞击 , 或是存在于火山玻璃、磷灰石中的月球自己的水 。

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