我们首次在月壤中发现了水!大家准备种点什么菜?

作者: 公子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2024-07-25 12:04:49

中国科学家在嫦娥五号任务带回的月壤样品中发现了一种富含水分子和铵的矿物晶体ULM-1,这一发现为月球上存在水提供了新的证据,预示着未来深空探索的无限可能。

月球,这颗离我们最近的天体,千百年来一直以来都吸引着人类的目光。而水是生命之源,关于月球上是否存在水,这个问题困扰了科学家们几十年。最近,在我国嫦娥五号任务带回的月壤样品中,中国科学院物理研究所的陈小龙团队发现了一种富含水分子和铵的矿物晶体——ULM-1,这一发现为月球上存在水提供了新的“实锤”证据,预示着未来深空探索的无限可能,也给我们带来了无限的遐想……

月球上到底有没有水?

这个问题已经困扰了科学家们几十年了。对1969年至1972年采集的阿波罗样品的研究表明,月壤中未发现任何含水矿物。此后,“月球是干的”一度成为月球科学的基本共识。然而,近年来的遥感和直接撞击任务表明,月球上可能有水存在。首先是在月球两极附近的永久阴影陨石坑中,检测到的大量水分子。这些水分子通常被认为是以水冰的形式存在。

另外,在高纬度光照区也发现了水分子存在的迹象,这说明月球上的水能以水冰以外的形式存在。

2020年12月17日,嫦娥五号样品舱成功着陆内蒙古四子王旗,带回了1731克月球样品。这是我国首次完成地外天体样品采集,也是人类44年来再次取回新的月球样品。嫦娥五号任务成功从月球上北纬43.058°的区域取回了月壤样品,这个着陆点的纬度比阿波罗和月球任务高得多,是迄今为止纬度最高的月球样品。嫦娥五号取得的月壤样品为月球水的研究提供了新的机遇。

由于月球几乎没有大气层对太阳辐射的屏蔽作用,当太阳照射到月球表面时,温度可以升高至120摄氏度。在这样的高温环境下,任何液态水都会蒸发殆尽,所以人们认为月球上是不可能存在液态水的。那么这次发现的水是什么呢?需要知道的是科学家研究的“水”并不是人们喝的“水”。这里光谱仪所探测到的“水”,指的是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。

科学家们运用多种仪器手段分析了ULM-1的化学成分。结果表明,在这种矿物中,水和铵以一种成分为(NH4,K,Cs,Rb)MgCl3·6H2O的水合物形式出现。这种水合物分子式中含有多达6个结晶水,水分子在样品中的质量比高达41%。为了确保这一发现的准确性,科学家们还进行了严格的化学和氯同位素分析。研究人员还对该矿物化学成分和形成条件进行分析,进一步排除了地球污染或火箭尾气作为这种水合物的来源。

因此,这种矿物就是货真价实的“月球水”。

尽管现在有很多科学家进行了广泛的实验室研究和遥感探索,月球水的起源和化学形式仍然难以捉摸。科学家提出,月球上的水主要有三个来源:太阳风、陨石撞击和月球“本地水”。以上三个来源可能都会导致月球上有水。虽然先前发现的月球水通常归因于太阳风、彗星和陨石等外来的来源,但是这项研究表明,这次发现的ULM-1中含的水更有可能是月球的“本地水”。

在月球上找到能稳定存在的水,为未来月球资源的开发和利用提供了新的可能性。首先,水是生命之源,宇航员在月球上进行长期探测任务时,需要大量的饮用水。如果能够在月球上找到水源,将大大减少从地球运送水的成本。再就是利用这些水可以进行植物栽培和农业生产。在月球基地内种植一些蔬菜、粮食作物等,有助于实现部分食物的自给自足,减少从地球运输食物的成本和风险。

总之,水在未来的月球基地建设中具有多方面的重要应用。如果人类要在月球上建立基地并长期停留,就需要将月球上的水资源最大化地利用起来。当然,月球上的水并不那么容易被开发,因为月球上的水大多存在于极端环境下,提取和加工这些水资源将是一个巨大的技术挑战。

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