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最新成果:1噸月壤含水120克,水來自太陽風!但月表下面水更多
2022/01/12
2022/01/12

我們看月球的照片,上面基本都是灰色的月壤和岩石,一點水的痕跡都沒有,可以說月球的表面比地球上最乾旱的沙漠還乾旱得多,然而中國科學家對嫦娥五號帶回的月壤的最新一項研究結果發現,在嫦娥五號採樣區,一噸月壤中含有120克的水。

2022年1月8日,中科院地質與地球物理研究所等單位的研究者們基于嫦娥五號攜帶的「月球礦物光譜儀」探測的資料,首次獲得了月表原位條件下的水含量,認為嫦娥五號採樣區的水含量在120ppm(百萬分之一)以下,這相當于一噸月壤中大約含有120克的水,水含量為0.012%。

同時還發現從別的地方濺射到採樣區的一些更古老岩石中的水含量約為180ppm,相當于1噸岩石中大約有180克水,水含量為0.018%,這兩個水含量數值高出了科學家們原先的想象。

不過這裡說的月表上的水並非我們常見的液態水或者固態的冰,這台光譜儀所探測到的「水」是指月壤和月岩裡的水分子或者羥基,但它在一定條件下也是可以轉化為常見的水的。因為水分子稍微加熱就可以跑出來,羥基則需要較高溫度才能析出。

那麼這些水是從哪裡來的呢?從根本上說他其實是太陽送過來的,因為太陽噴射出來的太陽風裡面就含有大量的氫離子,這些氫離子飛行的速度非常快,可達每秒600~1200公里,由于月球表面沒有空氣,當含有大量氫離子的太陽風到達月球表面時,就會和月壤表面的氧元素結合生成水分子,所以月球表面的水其實是太陽的賜予!

從其形成方式來看,由于整個月球一直都暴露在太陽風中,那麼月球的表面應該就全都有這種形式形成的水分子。

那麼又為什麼是月球岩石中水的含量更多呢?其每噸比月壤多了60克,這是因為雖然太陽風可以和月表的氧元素結合成水分子,但是太陽光又可以將這些水分子蒸發,所以月球的表面仍然是非常乾旱的,不然月球表面就該滿是水了。雖然每噸月亮中含水120克,但是仍然遠遜于地球沙漠中每噸沙土的水含量。

不過,每噸月壤中含水120克很可能是月壤水含量的最低值,因為嫦娥五號降落地點風暴洋本身就是早期月球上的一片火山區,長期的火山噴發使得那裡的水早就被烘乾了很多,所以實際上嫦娥五號降落地點也是月球上最乾旱的地區之一,這片區域之外,月壤中的水含量應該是更多的。

當人類開始開發月球時,最重要的資源就是月球上的水了,從地球往月球上運水的成本太高,所以要想大規模開發月球必須就地取材,然而想利用上面所講的月表土壤中每噸120克的水是相當困難的,因為從中提取一升水就需要10噸左右月壤,這個成本太高了,所以雖然月亮中有水,但從中提取出來使用是不現實的,想用月球上的水,還必須想其他方法。

實際上已經有多台月球探測器的月表發現了水早在2005年時就有美國探測器,在月球南極發現了大量的水,水冰含量在月壤中高達22%,也就是每噸月亮含水220升,這個水含量要比月壤中每噸120克的水高太多了,而且這是極具利用價值的水,只需提取水冰融化提純就可以了,這也是為什麼美國和中國的月球探測器以及載人登月項目都選擇了月球南極的原因之一。

在月球南極之外,其他區域中其實也是有富水區的,我們必須注意到的一點是月球上是遍佈隕石坑的,這些隕石坑有的是小行星撞擊形成的,有些是彗星撞擊形成的,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過50%。

那麼在這些彗星撞擊月球的時候,由于月球上沒有空氣,強大的撞擊力會使得彗星直接鑽入月球地表之下,由于被月壤覆蓋,水很難被蒸發,這樣彗星中攜帶的水大部分都會留存在月球上了。

所以,在月球表面尋找水,彗星撞擊的隕石坑也是極好的選擇,其水含量更是會遠遠大于嫦娥五號降落區的,也是月球上的南極之外最具開發價值的地點。

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