嫦五新成果:1吨月壤含水120克,还是太阳的赐予!但月表下水更多

我们看月球的照片,上面基本都是灰色的月壤和岩石,一点水的痕迹都没有,可以说月球的表面比地球上最干旱的沙漠还干旱得多,然而我国科学家对嫦娥五号带回的月壤的最新一项研究结果发现,在嫦娥五号采样区,一吨月壤中含有120克的水。

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2022年1月8日,中科院地质与地球物理研究所等单位的研究者们基于嫦娥五号携带的“月球矿物光谱仪”探测的数据,首次获得了月表原位条件下的水含量,认为嫦娥五号采样区的水含量在120ppm(百万分之一)以下,这相当于一吨月壤中大约含有120克的水,水含量为0.012%,同时还发现从别的地方溅射到采样区的一些更古老岩石中的水含量约为180ppm,相当于1吨岩石中大约有180克水,水含量为0.018%,这两个水含量数值高出了科学家们原先的想象。

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不过这里说的月表上的水并非我们常见的液态水或者固态的冰,这台光谱仪所探测到的“水”是指月壤和月岩里的水分子或者羟基,但它在一定条件下也是可以转化为常见的水的。因为水分子稍微加热就可以跑出来,羟基则需要较高温度才能析出。

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那么这些水是从哪里来的呢?从根本上说他其实是太阳送过来的,因为太阳喷射出来的太阳风里面就含有大量的氢离子,这些氢离子飞行的速度非常快,可达每秒600~1200公里,由于月球表面没有空气,当含有大量氢离子的太阳风到达月球表面时,就会和月壤表面的氧元素结合生成水分子,所以月球表面的水其实是太阳的赐予!从其形成方式来看,由于整个月球一直都暴露在太阳风中,那么月球的表面应该就全都有这种形式形成的水分子。

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那么又为什么是月球岩石中水的含量更多呢?其每吨比月壤多了60克,这是因为虽然太阳风可以和月表的氧元素结合成水分子,但是太阳光又可以将这些水分子蒸发,所以月球的表面仍然是非常干旱的,不然月球表面就该满是水了。虽然每吨月亮中含水120克,但是仍然远逊于地球沙漠中每吨沙土的水含量。

不过,每吨月壤中含水120克很可能是月壤水含量的最低值,因为嫦娥五号降落地点风暴洋本身就是早期月球上的一片火山区,长期的火山喷发使得那里的水早就被烘干了很多,所以实际上嫦娥五号降落地点也是月球上最干旱的地区之一,这片区域之外,月壤中的水含量应该是更多的。

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当人类开始开发月球时,最重要的资源就是月球上的水了,从地球往月球上运水的成本太高,所以要想大规模开发月球必须就地取材,然而想利用上面所讲的月表土壤中每吨120克的水是相当困难的,因为从中提取一升水就需要10吨左右月壤,这个成本太高了,所以虽然月亮中有水,但从中提取出来使用是不现实的,想用月球上的水,还必须想其他方法。

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实际上已经有多台月球探测器的月表发现了水早在2005年时就有美国探测器,在月球南极发现了大量的水,水冰含量在月壤中高达22%,也就是每吨月亮含水220升,这个水含量要比月壤中每吨120克的水高太多了,而且这是极具利用价值的水,只需提取水冰融化提纯就可以了,这也是为什么美国和我国的月球探测器以及载人登月项目都选择了月球南极的原因之一。

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在月球南极之外,其他区域中其实也是有富水区的,我们必须注意到的一点是月球上是遍布陨石坑的,这些陨石坑有的是小行星撞击形成的,有些是彗星撞击形成的,而小行星和彗星上的水通常都要比月球上更多,很多彗星上的水含量甚至超过50%,那么在这些彗星撞击月球的时候,由于月球上没有空气,强大的撞击力会使得彗星直接钻入月球地表之下,由于被月壤覆盖,水很难被蒸发,这样彗星中携带的水大部分都会留存在月球上了。

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所以,在月球表面寻找水,彗星撞击的陨石坑也是极好的选择,其水含量更是会远远大于嫦娥五号降落区的,也是月球上的南极之外最具开发价值的地点。

参考资料:

《光明网》2022年1月10日文章《采样区一吨月壤约含一百二十克水》

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