嫦娥五號是我國首個在月球表面實(shí)施采樣返回的無人探測器，該探測器于2020年11月24日發(fā)射升空，在完成了發(fā)射入軌、太空運(yùn)行、近月制動、月面著陸、采樣返回等一系列的任務(wù)之后，嫦娥五號返回器于同年12月17日，順利地在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域安全著陸，并帶回了1731克月球樣本。
這些珍貴的月球樣本對研究月球乃至太陽系的歷史和演化都具有重要的意義，理所當(dāng)然地成為了科學(xué)家們的重點(diǎn)研究對象，根據(jù)2023年3月27日發(fā)表在《自然·地球科學(xué)》上的一項(xiàng)新研究，我國科學(xué)家在對嫦娥五號帶回的樣本進(jìn)行深入研究之后，發(fā)現(xiàn)月球表面存在著一種特殊的水庫，根據(jù)科學(xué)家的估算，其含水量可達(dá)2700億噸。
需要注意的是，此次發(fā)現(xiàn)的月球水庫并不是我們在地球上常見的那種水庫，實(shí)際上，這些水是以水分子或水合物的形式被封鎖在月球表面的一種被稱為“沖擊玻璃”的物質(zhì)中。
由于月球沒有大氣層的保護(hù)，月球表面經(jīng)常會遭到小天體以及微隕石的撞擊，當(dāng)撞擊發(fā)生之后，往往會產(chǎn)生上千攝氏度的高溫，這足以使月球表面的物質(zhì)發(fā)生融化，而當(dāng)其冷卻之后，就可能會形成玻璃狀物質(zhì)，這就被稱為“沖擊玻璃”。
月壤中的“沖擊玻璃”大多是圓形或橢圓形的“玻璃珠子”，它們通常由小天體或微隕石撞擊月球表面時濺射出來的熔融態(tài)物質(zhì)冷卻后形成，其大小一般在幾微米到幾毫米之間，在此次研究中，科學(xué)家從嫦娥五號帶回的樣本中提取了“沖擊玻璃”，并利用先進(jìn)的儀器對其成分進(jìn)行了測量。
測量結(jié)果表明，這些“沖擊玻璃”中含有相當(dāng)數(shù)量的水，平均下來，每一噸“沖擊玻璃”就含有0.5千克的水，在此之后，科學(xué)家根據(jù)這些“沖擊玻璃”在月壤中的模式豐度、水含量以及月球上的月壤平均深度估算出，在月球表面的這些“沖擊玻璃”中，水的存儲量可以達(dá)到2700億噸。
如此高的含水量，我們完全可以稱之為月球水庫。那么，為什么這些“沖擊玻璃”中會含有這么多水呢？科學(xué)家認(rèn)為，這主要是太陽風(fēng)的“貢獻(xiàn)”。
所謂太陽風(fēng)，是指來自太陽的高速帶電粒子流，主要包括質(zhì)子和電子，其速度可以高達(dá)每秒數(shù)百公里，由于月球沒有磁場，因此太陽風(fēng)可以長驅(qū)直入，直接轟擊月球表面。
另一方面來講，月壤中的“沖擊玻璃”富含氧、硅、鋁、鈣、鎂、鐵等元素，因此當(dāng)太陽風(fēng)猛烈轟擊月球表面的時候，其攜帶質(zhì)子就可以穿透“沖擊玻璃”，而質(zhì)子其實(shí)就是氫原子核，因此它們就會與“沖擊玻璃”中的氧元素結(jié)合，生成水分子或羥基，并最終被封鎖在“沖擊玻璃”之中。
相信大家都聽說過，早在幾十年前，美國的“阿波羅計(jì)劃”就實(shí)施了6次載人登月，并取回了大約382公斤的月球樣本，這就有點(diǎn)令人疑惑，既然嫦娥五號通過1次登月采樣就能夠發(fā)現(xiàn)這種月球水庫，那為何美國登了6次月都沒發(fā)現(xiàn)呢？
根據(jù)NASA的數(shù)據(jù)，“阿波羅計(jì)劃”的6個登月點(diǎn)都是位于月球正面的中、低緯度的月海區(qū)域，這些區(qū)域有一個共同的特征，那就是年代久遠(yuǎn)，從這里取回的月球樣本，其“年齡”基本上都在30億至42億歲之間。
相比之下，我國嫦娥五號的登陸點(diǎn)卻在月球正面西北方“呂姆克山脈”以北區(qū)域，相對“阿波羅計(jì)劃”的6個登月點(diǎn)而言，這片區(qū)域就要“年輕”得多，從這里取回的樣本，其“年齡”通常都只有10多億年。
可以看到，嫦娥五號的登陸點(diǎn)與美國的“阿波羅計(jì)劃”有著很大的差異，所以一個可能的原因就是，水在月球表面分布得并不均勻，而美國登月時沒有登陸到月球表面富含水的區(qū)域。當(dāng)然了，這只是一種猜測，實(shí)際情況是否真是這樣，還有待進(jìn)一步研究和檢驗(yàn)。
總而言之，對于人類來講，此次發(fā)現(xiàn)無疑是一個好消息，可以想象的是，在不遠(yuǎn)的未來，當(dāng)人類開始在月球上建造基地時，這些富含水的“沖擊玻璃”就很可能成為人類的重要水源。
參考資料：
Huicun He, Jianglong Ji, Yue Zhang, et al. A solar wind-derived water reservoir on the Moon hosted by impact glass beads, Nature Geoscience（2023）
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