礦物水含量和氫同位素比值 中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所供圖
中新網(wǎng)貴陽(yáng)9月12日電 (記者 楊茜)記者12日從中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所獲悉，通過(guò)對(duì)嫦娥五號(hào)月壤樣品研究，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號(hào)礦物表層中存在高含量的水，來(lái)源于太陽(yáng)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(cè)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(zhēng)議。近日，中國(guó)科學(xué)院比較行星學(xué)卓越創(chuàng)新中心成員、中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所唐紅、李雄耀團(tuán)隊(duì)針對(duì)嫦娥五號(hào)月壤樣品開(kāi)展了研究，通過(guò)紅外光譜和納米離子探針?lè)治?，發(fā)現(xiàn)嫦娥五號(hào)礦物表層中存在大量的太陽(yáng)風(fēng)成因水，估算出太陽(yáng)風(fēng)質(zhì)子注入為嫦娥五號(hào)月壤貢獻(xiàn)的水含量至少為170 ppm。
嫦娥五號(hào)礦物表層顯微結(jié)構(gòu)的TEM圖 中國(guó)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(yáng)風(fēng)成因水的形成和保存主要受礦物的暴露時(shí)間、晶體結(jié)構(gòu)和成分等影響。該研究證實(shí)了月表礦物是水的重要“儲(chǔ)庫(kù)”，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(yáng)風(fēng)成因水，評(píng)估了月表中緯度地區(qū)太陽(yáng)風(fēng)成因水分布情況，為未來(lái)月表水資源利用提供了重要依據(jù)，同時(shí)也為太陽(yáng)系無(wú)大氣天體(如水星、小行星)太陽(yáng)風(fēng)成因水的形成機(jī)制提供了重要參考。此次研究成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《Nature Communications》。
中國(guó)嫦娥五號(hào)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(diǎn)緯度高于以往Apollo和Luna任務(wù)的采樣點(diǎn)。此外，同位素定年結(jié)果表明嫦娥五號(hào)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(hào)樣品采樣位置和形成年齡獨(dú)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(hào)礦物水含量深度剖面圖 中國(guó)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(yáng)風(fēng)中的時(shí)間不同，即礦物中注入的太陽(yáng)風(fēng)質(zhì)子總量不同，從而導(dǎo)致太陽(yáng)風(fēng)成因水的含量不同。太陽(yáng)風(fēng)粒子注入會(huì)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(píng)估礦物的暴露時(shí)間。此次研究發(fā)現(xiàn)礦物的太陽(yáng)風(fēng)暴露時(shí)間是影響太陽(yáng)風(fēng)成因水含量最主要的因素。
結(jié)合嫦娥五號(hào)月壤礦物組成，估算出嫦娥五號(hào)地區(qū)月壤中的太陽(yáng)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(yáng)風(fēng)質(zhì)子注入是嫦娥五號(hào)地區(qū)月壤中水的主要來(lái)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(hào)地區(qū)相似，可能存在近似含量的太陽(yáng)風(fēng)成因水；而風(fēng)暴洋西北側(cè)的高地地區(qū)月壤相對(duì)成熟，該地區(qū)月壤中可能存在更高含量的太陽(yáng)風(fēng)成因水。(完)