Nature：嫦娥5号发现月球存在千亿吨水源

Nature:流星撞入“月亮河”，嫦娥梦见太阳风

2023年3月27日，《自然-地球科学》杂志刊载新文章，称月球表面土壤似乎富含水资源，总储水量最高可达2700亿吨。

证据来自嫦娥五号探测器收集的撞击玻璃珠。这些玻璃珠直径不到1毫米，是月球受流星体撞击而溅射出的大量熔融液滴冷却后的产物，散落于月表。

嫦娥五号于2020年12月抵达月球，并于同月将月球土壤样本送回地球。之后，以中国科学院为主导的研究团队与英国学者合作，共同分析了32个撞击玻璃珠样本，并发现其平均水含量高达0.05%。他们推测，整个月球表面的储水量在3亿吨到2700亿吨之间。

先前的探月任务已经表明，月球大概不是完全干旱的荒地。1990年代，NASA的克莱门汀号（Clementine orbiter）在靠近月球两极的深且陡的陨石坑里发现了冰冻水的证据。2009年，印度的月船1号（Chandrayaan-1）宇宙飞船在月球表面发现了一层薄薄的水冰。

当然需要指出，上述玻璃珠内的水并非通常意义上的水，其本质是氢，但能通过特定反应转换成人类可用的水。根据研究团队的说法：

撞击玻璃珠内富含水的外部区域的氢同位素组成，与太阳风的氢同位素组成相近，因此有理由推测外部区域的水来自太阳风中氢的注入；

此外，部分玻璃珠最边缘处的氢含量降低，这或许是由于玻璃珠后来又经历撞击或加热事件，而失去了一些水。

参与项目的英国行星科学家马赫什·阿南德（Mahesh Anand）如此说道：“证据表明，当此种材料的温度超过100摄氏度后，里头的水就会开始流出，并可以被收集。”

鉴于此，我们可以认为，玻璃珠水源与永久阴影区陨石坑里的冰冻水不同，是很容易被宇航员或机器人提取的。

新研究的通信作者之一、中科院行星科学家胡森总结道：“这些发现表明，月球以及太阳系其他无大气天体表面的撞击玻璃，能够储存太阳风产生的水，也能将储存的水释放到太空中。”

太阳风衍生的水——听起来像是个科幻概念，但其实很靠谱。

2019年，NASA的团队通过模拟展示了来自太阳的带电粒子流，即含有氢核的太阳风，如何与月球上的电子相互作用，从而使月壤富含氢原子。流行撞击产生的熔融液滴含有氧，氧与氢结合，形成水或氢氧根离子。就这样，水被锁在了玻璃珠里。

进一步的材料测试表明，玻璃珠的水会在几年时间里扩散进出珠子，这意味着月球上存在活跃的水循环。

撞击玻璃珠作为“月球水库”，有望转化为易开采的实际水源，用于未来的探月任务。此外，其他无大气天体上的撞击玻璃珠可能也包含类似储水库。

后续将进一步研究撞击玻璃珠中的水分布，精准确定水的分布和演化，以求为月表水的有效利用提供科学证据。

资料来源：

Chinese Moon Mission Finds a Potential Water Reservoir in Lunar Soil

Glass beads on moon's surface may hold billions of tonnes of water, scientists say

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