新華社北京12月13日電（記者喻菲、楊春雪）中國科學家對嫦娥五號樣品的最新研究顯示，月表中緯度區(qū)域太陽風在月壤顆粒表層中注入的水比以往認為的更多，而月球高緯度區(qū)域可能含有大量具有利用價值的水資源。
科學家認為，太陽風、火山噴發(fā)、小行星和彗星都有可能是月表上水的重要來源。但是月表上的水具體是怎么來的？如何保存下來？月壤中水含量有多少？月壤中的水在空間上如何分布？這些問題尚無明確答案。
圍繞這些重要科學問題，中科院國家空間科學中心和地質(zhì)與地球物理研究所聯(lián)合團隊對嫦娥五號月壤樣品開展了實驗研究，其最新成果13日發(fā)表在國際權威學術期刊《美國國家科學院院刊》上。
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領導這項研究的地質(zhì)與地球物理研究所研究員林楊挺介紹，這里所說的水不是通常意義的水，而是存在于礦物中的結構水。因為水的主要組成之一是氫，因此通常用氫含量來表達水含量。
研究團隊從兩份嫦娥五號月表樣品中選取了17個月壤顆粒，包括硅酸鹽礦物（橄欖石、輝石、長石）和玻璃，利用在納米離子探針上最新研發(fā)的超高空間分辨的深度剖面分析技術，開展了氫含量和同位素的實驗分析。
分析結果發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號月壤顆粒的最表層0.1微米中的水含量達到0.7%。研究人員通過氫與氘的比值分析證明，這些水都是由太陽風高速注入月球表面的。
“從太陽發(fā)射出的氫離子平均速度達到每秒450公里，它們就像子彈一樣打入月壤顆粒的表層。”論文共同第一作者、地質(zhì)與地球物理所副研究員田恒次說。
研究團隊基于再加熱實驗分析結果，對不同溫度下月壤顆粒中氫的保存開展了數(shù)值模擬，結果顯示太陽風成因水可在月表中、高緯度地區(qū)得到較好保存。
據(jù)介紹，此前美國阿波羅任務和蘇聯(lián)月球號任務采集的月球樣品均位于低緯度區(qū)域，科學家沒有樣品來研究緯度對月表水含量可能產(chǎn)生的影響。
嫦娥五號于2020年底成功采回1731克月壤樣品。嫦娥五號的著陸點位于北緯43.06度，高于阿波羅和月球號的9個著陸區(qū)。此外，嫦娥五號著陸區(qū)玄武巖的年齡更年輕，距今約20億年。
“如此年輕的中緯度區(qū)域的月壤樣品使我們有機會能對太陽風的演化、月表水注入和遷移等方面開展研究。”論文共同第一作者、國家空間科學中心副研究員徐于晨說。
研究團隊結合嫦娥五號樣品的分析結果和美國阿波羅樣品的實驗數(shù)據(jù)，構建了一個太陽風注入與加熱擴散氫丟失的動態(tài)平衡模型。該模型預測高緯度區(qū)域月壤顆粒表層含有更高的太陽風成因水，在顆粒最表層的0.1微米中最高可達8.5%的含量。如果將這些月壤進行粒度分選，在直徑為2微米的細顆粒部分，水含量可達2%。
“這一發(fā)現(xiàn)對于未來月球水資源的利用具有重要意義。中國計劃在月球南極建科研站，我們的研究表明，月球南極區(qū)域的水含量可能比人們以往認為的還要多，而且這些月壤中的水通過粒度分選和加熱，比較容易開采利用。”林楊挺說。
關鍵詞： 嫦娥五號
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