根據(jù)發(fā)表于《自然·地球科學(xué)》（Nature Geoscience）雜志上的一項(xiàng)新研究[1]，中國科學(xué)家從嫦娥五號帶回的月球樣品中發(fā)現(xiàn)了水存在的證據(jù)，表明月球表面上可能儲存著多達(dá)2700億噸水。
當(dāng)年，我國科學(xué)家想要研究月球上的資源，只能在0.5克的月球樣品上做文章。這塊月球樣品只是被分割出來的一半，原先是1克重的月巖，由美國贈送給我國。在美國阿波羅載人登月期間，12名宇航員6次成功踏上月表，帶回了381公斤的月球樣品，那1克月巖就是來自于此。
終于在2020年，時隔將近半個世紀(jì)之后，嫦娥五號代表全人類再次前去月球正面進(jìn)行采樣。嫦娥五號在月表上一共采集了1.731公斤的月壤和月巖，其中包括在1米深的月表下挖出的樣品。這一次，我國科學(xué)家終于有足夠的月球樣品來進(jìn)行深入研究。
不遠(yuǎn)的將來，我國將會在月球上建造科研站，航天員將會在上面長期生活和工作，水的長期來源是一個需要解決好的重要問題。于是，我國科學(xué)家期望能夠從嫦娥五號帶回的月球樣品中，找到月球上的水源。
過去，月球被認(rèn)為是完全干燥的。因?yàn)樵虑虮砻鎺缀跏钦婵盏?，而且被太陽照射時，月表的溫度可以升高至120℃，任何液態(tài)水都會在這種環(huán)境中蒸發(fā)殆盡。
后來，美國宇航局（NASA）的月球探測器顯示，在月球極地的永久陰影區(qū)中，長年處于-170℃的極地溫度，那里存在著冰凍的水。但在月表的其他地方，想要找到水，基本上被認(rèn)為是極為困難的。
在此次新研究中，我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了月表水的天然存儲庫——玻璃珠。玻璃并不是只有人類能夠制造，自然界中也會形成玻璃，例如，火山噴發(fā)出富含二氧化硅的熔巖，它們經(jīng)過突然的冷卻降溫，就會形成火山玻璃。
不過，我國科學(xué)家此次發(fā)現(xiàn)有水的月球玻璃不是來自火山過程，而是撞擊過程。由于月表基本沒有空氣阻力，小行星會以很高的速度直接撞擊月表，并產(chǎn)生上千度高溫，此時就有可能形成撞擊玻璃珠。
嫦娥五號發(fā)現(xiàn)了大量的撞擊玻璃珠，它們就像海綿一樣，鎖住了月表水。科學(xué)家估計，撞擊玻璃的含水量為0.05%。按照這樣的比例估算，月球上的撞擊玻璃珠可能儲存著多達(dá)2700億噸的水，這些撞擊玻璃珠就如同月球上的天然儲水庫。
那么，月表水又是來自哪里呢？
對嫦娥五號樣品中的水進(jìn)行分析后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水源其實(shí)是太陽風(fēng)。在溫度高達(dá)100萬度的太陽日冕層中，形成了大量的高能帶電粒子，它們被高速噴射到太空中，由此形成了太陽風(fēng)。
太陽風(fēng)的主要成分為質(zhì)子，也就是失去電子的氫原子核。由于月表是光禿禿的，太陽風(fēng)可以直接轟擊月表，質(zhì)子與月表上的氧結(jié)合形成水或者羥基，它們會被困在玻璃珠中。
玻璃珠中的水很容易提取出來，這在未來的月球探測任務(wù)中非常有用。水不但可供航天員飲用，而且通過電解水，還能產(chǎn)生用于呼吸和氧化劑的氧氣，以及用于制造燃料的氫氣。因此，這些月表水是極為重要的月球資源。以此為基礎(chǔ)，未來我們才有望在月球上大規(guī)模開采月球特有的礦物質(zhì)、用于可靠核聚變的氦-3。
美國過去曾6次成功進(jìn)行載人登月任務(wù)，帶回大量的月球樣品，為什么他們沒有發(fā)現(xiàn)這些月球水？
原因可能在于這些水在月球上是分布不均勻的，與所在的區(qū)域有關(guān)。那些遭受撞擊越多的月表區(qū)域，存在的水可能也越多。阿波羅載人登月去的地方，都是月表上非常古老的區(qū)域，他們采集到的月巖年齡最少也有31億年，有些甚至超過44億年。
相比之下，嫦娥五號去了較為年輕的月表區(qū)域，采集到的月巖年齡估計為20億年。通過研究嫦娥五號的樣品，可以尋找未來適合建造月球基地的區(qū)域。
參考文獻(xiàn)
[1] Huicun He, Jianglong Ji, Yue Zhang, Sen Hu, et al. A solar wind-derived water reservoir on the Moon hosted by impact glass beads, Nature Geoscience, 2023, DOI: 10.1038/s41561-023-01159-6.
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