已證實(shí)月球上有羥基形式的“水” 中科院國家天文臺供圖

□海珠

國際科學(xué)期刊《自然·通訊》近日在線(xiàn)發(fā)布了我國“嫦娥五號”的一項重要研究成果，證明月壤中不僅明顯地含有羥基形式的“水”，而且這些“水”在月球晚期巖漿活動(dòng)過(guò)程中可能還起到了非常重要的作用。

“月表水”意義重大

2020年12月，“嫦娥五號”探測器成功著(zhù)陸在了月球風(fēng)暴洋北部地區，并將1731克的月球樣品帶回地球。基于樣品的實(shí)驗室研究，研究人員已確定“嫦娥五號”著(zhù)陸區玄武巖的年齡約為20億年。

大家都知道，“嫦娥五號”探測器有一個(gè)重要任務(wù)就是獲取采樣區的形貌與物質(zhì)成分，解析月表水特征。因為半個(gè)多世紀以來(lái)，人們一直在爭論和探測月球表面水的存在，而月表水的探測對于約束月球的形成過(guò)程、月球科研站建設和原位資源利用等都至關(guān)重要。

科研團隊通過(guò)對“嫦娥五號”所攜帶“月球礦物光譜分析儀”探測的數據進(jìn)行研究，早前已首次獲得月表原位條件下的水含量。研究顯示，每1噸月壤中便約有120克“水”，1噸巖石中約有180克水。這一研究成果已于2022年1月8日在《科學(xué)·進(jìn)展》上發(fā)表。科研團隊當時(shí)稱(chēng)，光譜儀所探測到的“水”主要指礦物里的水分子或者羥基，而且在一定條件下應該能轉化為人可以喝的水。

著(zhù)陸區便有“月表水”

近日，新的研究結果又出來(lái)了，研究人員在國際上首次聯(lián)合月球樣品的實(shí)驗室分析結果和月表就位探測的光譜數據，檢驗了月球樣品中水的有無(wú)、形式和多少，回答了“嫦娥五號”著(zhù)陸區水的分布特征和來(lái)源問(wèn)題，為遙感探測數據中水的信號解譯和估算提供了地面真值。研究結果已在線(xiàn)發(fā)布在《自然·通訊》上。

研究團隊稱(chēng)，“嫦娥五號”當時(shí)在月球上獲取原位探測光譜數據時(shí)，就進(jìn)行了精心地時(shí)機設計：要避免探測器著(zhù)陸時(shí)發(fā)動(dòng)機羽流成分的影響；要選擇月面溫度最高（約62℃-87℃）的（接近）正午，最大限度地揮發(fā)了月表的動(dòng)態(tài)“水”；要盡量屏蔽太陽(yáng)風(fēng)，避免了太陽(yáng)風(fēng)轟擊產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)“水”（羥基OH）等因素。因此，最終獲取的著(zhù)陸點(diǎn)月土壤光譜才是最“干凈”的“水”吸收光譜。經(jīng)嚴格的校正處理和分析，研究團隊發(fā)現，“嫦娥五號”著(zhù)陸區月壤中明顯地含有羥基形式的“水”，但平均含量較低，僅約30ppm（溶質(zhì)占全部溶液百萬(wàn)分比）。

探究“水”的來(lái)源

目前普遍認為，月球“水”的來(lái)源主要有三種可能：一是太陽(yáng)風(fēng)粒子與月表物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的（動(dòng)態(tài)）羥基物質(zhì)；二是撞擊月球的彗星或隕石帶來(lái)的水和含羥基物質(zhì)；三是月球原生（內部）水。

當研究團隊對返回月球樣品進(jìn)行了系統分析后，阿波羅月球樣品之前的相關(guān)研究認為，月壤中（撞擊）膠結玻璃包含了太陽(yáng)風(fēng)長(cháng)期注入形成的羥基物質(zhì)，膠結玻璃的含量是影響月球樣品中“水”含量的重要因素。

但中國研究團隊提出，“嫦娥五號”月球樣品是一類(lèi)年輕玄武巖，膠結玻璃含量很少（不足16%），僅為阿波羅月球樣品的1/3，由此估算“嫦娥五號”月壤樣品中來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)注入膠結玻璃形成的“水”不多于18ppm。他們認為，“嫦娥五號”著(zhù)陸區月壤樣品中外來(lái)撞擊濺射物非常低，對“水”的貢獻可以忽略，因此“嫦娥五號”月壤樣品中肯定存在來(lái)源于月球內部的原生水。他們還發(fā)現了至少一種含水礦物——羥基磷灰石，證明了“嫦娥五號”月壤樣品中存在來(lái)自巖漿結晶過(guò)程的“水”。

這說(shuō)明，“水”在月球晚期巖漿活動(dòng)過(guò)程中不僅存在，而且可能起到了非常重要的作用。