导读:月球上有水吗?来自嫦娥五号携带的“月球矿物光谱分析仪”显示,1吨月壤中大概约有120克“水”。但光谱仪所探测到的“水”指矿物里的水分子或者羟基,在一定条件下才能转化为我们喝的水。

仰望星空,“月球上到底有没有水”的问题引发人类极大的好奇心,关于这个问题的科学争论已持续半个多世纪。2020年12月1日,嫦娥五号探测器在月球风暴洋北部地区着陆,随后返回1731克月球样品。月球矿物光谱分析仪获取了月表的光谱数据。

实际上,光谱仪是靠发现羟基或者水分子的明显吸收特征来测量水。通过分析3微米附近的光谱特征,就可以识别月表水并获得水含量。

和普遍意义上的液态水不同,光谱仪在月面探测到的“水”都藏在岩石中,水分子代表稍微加热就可以跑出来的“结合水”,羟基则代表需要较高温度才能析出的“结构水”。而目前获得的月球光谱遥感数据波段覆盖范围还无法区分这两种存在形式。

为获得更准确的数据,科研人员对光谱仪进行了热校正。“月表温度在当地正午甚至会超过100摄氏度,高温使月壤产生的热辐射会改变光谱形态,掩盖水的特征,因此对光谱进行热校正是研究月表水的关键。

嫦娥五号光谱仪对采样区约2米见方的区域进行了光谱观测,观测对象除了月壤之外还有一块没有带回来的岩石。数据分析结果为月球上真的存在水增加了新的确凿证据:嫦娥五号采样区的水含量在120 ppm(百万分之120)以下,而岩石中的水含量约为180 ppm。

科研人员分析,月壤中的水绝大部分源自太阳风“带货”。太阳风里有很多氢,轰到月面与月壤里的氧结合形成了羟基或者水分子和月壤中120ppm水含量相比,岩石中仍多出来60ppm的水,多出来的水又来自哪里?科研人员推测岩石是来自于比嫦娥五号着陆点本地玄武岩更古老的区域,多出来的水可能代表了月球内部水。

嫦娥六号、嫦娥七号将在原位和轨道尺度继续探测月表水的含量、分布,这项研究成果也将为嫦娥六号、嫦娥七号的科学目标实现提供支撑。嫦娥五号是目前唯一一次既返回样品又获取到月表原位光谱的任务,样品能够详细的分析水在月壤颗粒中的分布、存在形式,并可利用同位素示踪来源,而原位光谱可以与轨道遥感建立联系,能够研究月表水的全球性分布和时间变化特征。

月球水研究远未结束。在科研人员们看来,证实月球上存在水并估算水量对“月球村”“月球科研站”的规划和建设至关重要。本研究由中科院地质地球所行星科学团队与上海技术物理研究所、国家空间科学中心、夏威夷大学、南京大学合作完成。

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