嫦娥五號樣品發(fā)現(xiàn)月壤礦物中存在高含量的水

礦物水含量和氫同位素比值　中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所供圖

中新網(wǎng)貴陽9月12日電 (記者 楊茜)記者12日從中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所獲悉，通過對嫦娥五號月壤樣品研究，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號礦物表層中存在高含量的水，來源于太陽風(fēng)的注入作用，其主要以O(shè)H的形式存在。

據(jù)悉，遙感探測發(fā)現(xiàn)月表普遍存在水，Apollo月球樣品分析結(jié)果有限，月表水的成因和分布也一直存在爭議。近日，中國科學(xué)院比較行星學(xué)卓越創(chuàng)新中心成員、中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所唐紅、李雄耀團隊針對嫦娥五號月壤樣品開展了研究，通過紅外光譜和納米離子探針分析，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號礦物表層中存在大量的太陽風(fēng)成因水，估算出太陽風(fēng)質(zhì)子注入為嫦娥五號月壤貢獻的水含量至少為170 ppm。

嫦娥五號礦物表層顯微結(jié)構(gòu)的TEM圖 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所供圖

此次研究結(jié)合透射電鏡與能譜分析，揭示了太陽風(fēng)成因水的形成和保存主要受礦物的暴露時間、晶體結(jié)構(gòu)和成分等影響。該研究證實了月表礦物是水的重要“儲庫”，為月表中緯度地區(qū)水的分布提供了重要參考。

此次研究揭示了月壤礦物中高含量的太陽風(fēng)成因水，評估了月表中緯度地區(qū)太陽風(fēng)成因水分布情況，為未來月表水資源利用提供了重要依據(jù)，同時也為太陽系無大氣天體(如水星、小行星)太陽風(fēng)成因水的形成機制提供了重要參考。此次研究成果已發(fā)表于國際權(quán)威期刊《Nature Communications》。

中國嫦娥五號任務(wù)在月球風(fēng)暴洋東北部(43.06°N,51.92°W)采集了1.731 kg月壤樣品，該采樣點緯度高于以往Apollo和Luna任務(wù)的采樣點。此外，同位素定年結(jié)果表明嫦娥五號樣品年齡約為20億年，是目前獲得的最年輕的月球樣品。相比于Apollo樣品，嫦娥五號樣品采樣位置和形成年齡獨特，為探究月表水的含量和分布提供了全新的窗口。

嫦娥五號礦物水含量深度剖面圖 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所供圖

月表的翻騰作用導(dǎo)致月壤顆粒暴露在太陽風(fēng)中的時間不同，即礦物中注入的太陽風(fēng)質(zhì)子總量不同，從而導(dǎo)致太陽風(fēng)成因水的含量不同。太陽風(fēng)粒子注入會造成礦物表面結(jié)構(gòu)破壞，因此環(huán)帶的非晶化程度可以評估礦物的暴露時間。此次研究發(fā)現(xiàn)礦物的太陽風(fēng)暴露時間是影響太陽風(fēng)成因水含量最主要的因素。

結(jié)合嫦娥五號月壤礦物組成，估算出嫦娥五號地區(qū)月壤中的太陽風(fēng)成因水含量至少為170 ppm，這一數(shù)值顯著高于月球內(nèi)部水，因此本研究認(rèn)為太陽風(fēng)質(zhì)子注入是嫦娥五號地區(qū)月壤中水的主要來源。

此外，此次研究表明在月表中緯度地區(qū)，如風(fēng)暴洋北部和雨海盆地，其月壤成熟度與嫦娥五號地區(qū)相似，可能存在近似含量的太陽風(fēng)成因水;而風(fēng)暴洋西北側(cè)的高地地區(qū)月壤相對成熟，該地區(qū)月壤中可能存在更高含量的太陽風(fēng)成因水。