我國科學(xué)家在月壤中首次發(fā)現(xiàn)分子水
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】據(jù)中國科學(xué)院物理研究所消息，中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心研究員陳小龍、副研究員金士鋒、博士研究生郝木難等，聯(lián)合北京科技大學(xué)副教授郭中楠、天津大學(xué)工程師殷博昊、中國科學(xué)院青海鹽湖研究所研究員馬云麒、鄭州大學(xué)工程師鄧麗君等，在嫦娥五號(hào)帶回的月球樣本中，發(fā)現(xiàn)了月球上一種富含水分子和銨的未知礦物晶體——ULM-1。這一發(fā)現(xiàn)不僅標(biāo)志著科學(xué)家首次在月壤中確認(rèn)了分子水的存在，還揭示了水分子和銨在月球上的真實(shí)存在形式，具有重要的科研意義。
月球上是否存在水，對(duì)于月球演化研究和資源開發(fā)至關(guān)重要。對(duì)1969年至1972年采集的阿波羅樣品的研究表明，月壤中未發(fā)現(xiàn)任何含水礦物。此后，月球不含水成為月球科學(xué)的基本假設(shè)，這對(duì)認(rèn)識(shí)月球火山演化、月地起源等問題產(chǎn)生了重要影響。然而，隨著科技的進(jìn)步和探測(cè)手段的不斷發(fā)展，這一假設(shè)逐漸受到挑戰(zhàn)。
1994年，研究人員通過克萊門汀探測(cè)器對(duì)月球兩極進(jìn)行觀測(cè)，提出極區(qū)永久陰影區(qū)的月壤中可能存在水冰。2009年，月船一號(hào)搭載的月球礦物繪圖光譜儀發(fā)現(xiàn)，月球表面存在太陽風(fēng)導(dǎo)致的羥基和/或水分子信號(hào)。同年，月球觀測(cè)和傳感衛(wèi)星以2.5公里/秒的速度撞擊了月球永久陰影區(qū)，而對(duì)撞擊塵埃的遙感測(cè)量顯示了水的信號(hào)。近年來，遙感數(shù)據(jù)表明月球光照區(qū)有水分子存在的跡象。針對(duì)當(dāng)年采集的阿波羅月球樣品，科學(xué)家運(yùn)用高靈敏度的表征技術(shù)，在部分玻璃和礦物中發(fā)現(xiàn)了百萬分之一量級(jí)的“水”(H+、OH-或H2O)，但沒有水分子存在的確鑿證據(jù)。
嫦娥五號(hào)采集的月壤樣品為這一問題的研究提供了新的機(jī)遇。這些樣品屬于最年輕的玄武巖，且是迄今為止緯度最高的月球樣品?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過單晶衍射和化學(xué)分析，在這些樣品中發(fā)現(xiàn)了ULM-1礦物晶體，該礦物分子式中含有多達(dá)六個(gè)結(jié)晶水，水分子在樣品中的質(zhì)量比高達(dá)41%。
這種水合礦物的發(fā)現(xiàn)具有重要意義。與易揮發(fā)的水冰不同，這種水合物在月球高維度地區(qū)(如嫦娥五號(hào)采樣點(diǎn))非常穩(wěn)定。這意味著，即使在廣闊的月球陽光照射區(qū)，也可能存在這種穩(wěn)定的水合鹽。這一發(fā)現(xiàn)為未來月球資源的開發(fā)和利用提供了新的可能性，尤其是在月球水資源勘探和利用方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
總的來說，我國科學(xué)家在月壤中首次發(fā)現(xiàn)富含水分子和銨的礦物晶體ULM-1，不僅填補(bǔ)了月球科學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)空白，還為我們認(rèn)識(shí)月球的演化過程提供了新的視角和線索。這一發(fā)現(xiàn)無疑將為未來的月球探測(cè)和資源開發(fā)注入新的動(dòng)力。
相關(guān)研究成果以Evidence of a hydrated mineral enriched in water and ammonium molecules in the Chang'e-5 lunar sample為題，在線發(fā)表在《自然-天文學(xué)》(Nature Astronomy)上。
參考來源：中國科學(xué)院物理研究所
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