Nature:流星撞入“月亮河”,嫦娥夢見太陽風
2023年3月27日,《自然-地球科學》雜志刊載新文章,稱月球表面土壤似乎富含水資源,總儲水量最高可達2700億噸。
證據來自嫦娥五號探測器收集的撞擊玻璃珠。這些玻璃珠直徑不到1毫米,是月球受流星體撞擊而濺射出的大量熔融液滴冷卻后的產物,散落于月表。
嫦娥五號于2020年12月抵達月球,并于同月將月球土壤樣本送回地球。之后,以中國科學院為主導的研究團隊與英國學者合作,共同分析了32個撞擊玻璃珠樣本,并發(fā)現(xiàn)其平均水含量高達0.05%。他們推測,整個月球表面的儲水量在3億噸到2700億噸之間。
先前的探月任務已經表明,月球大概不是完全干旱的荒地。1990年代,NASA的克萊門汀號(Clementine orbiter)在靠近月球兩極的深且陡的隕石坑里發(fā)現(xiàn)了冰凍水的證據。2009年,印度的月船1號(Chandrayaan-1)宇宙飛船在月球表面發(fā)現(xiàn)了一層薄薄的水冰。
此外,部分玻璃珠最邊緣處的氫含量降低,這或許是由于玻璃珠后來又經歷撞擊或加熱事件,而失去了一些水。
參與項目的英國行星科學家馬赫什·阿南德(Mahesh Anand)如此說道:“證據表明,當此種材料的溫度超過100攝氏度后,里頭的水就會開始流出,并可以被收集?!?/span>
鑒于此,我們可以認為,玻璃珠水源與永久陰影區(qū)隕石坑里的冰凍水不同,是很容易被宇航員或機器人提取的。
新研究的通信作者之一、中科院行星科學家胡森總結道:“這些發(fā)現(xiàn)表明,月球以及太陽系其他無大氣天體表面的撞擊玻璃,能夠儲存太陽風產生的水,也能將儲存的水釋放到太空中?!?/span>
2019年,NASA的團隊通過模擬展示了來自太陽的帶電粒子流,即含有氫核的太陽風,如何與月球上的電子相互作用,從而使月壤富含氫原子。流行撞擊產生的熔融液滴含有氧,氧與氫結合,形成水或氫氧根離子。就這樣,水被鎖在了玻璃珠里。
進一步的材料測試表明,玻璃珠的水會在幾年時間里擴散進出珠子,這意味著月球上存在活躍的水循環(huán)。
撞擊玻璃珠作為“月球水庫”,有望轉化為易開采的實際水源,用于未來的探月任務。此外,其他無大氣天體上的撞擊玻璃珠可能也包含類似儲水庫。
后續(xù)將進一步研究撞擊玻璃珠中的水分布,精準確定水的分布和演化,以求為月表水的有效利用提供科學證據。
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