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科研成果科普解读丨中国科学家首次发现的“月球水”,不寻常!

来源:光明网2024-08-07 10:30

  从17世纪开始,人类对月球的探索从未停止,对月球水资源的研究深刻影响着未来的太空探索。

  我国科学家在嫦娥五号带回的月球样本中,发现了月球上一种富含水分子和铵的未知矿物晶体——ULM-1。这标志着科学家首次在月壤中发现了分子水,揭示了水分子和铵在月球上的真实存在形式。这一研究成果在学术期刊《自然-天文学》(Nature Astronomy)在线发表。

  中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理国家研究中心研究员陈小龙介绍,此次发现的未知矿物晶体ULM-1来自2021年嫦娥五号带回的月壤样品。这些月壤样品是非常细小的颗粒,尺寸在5微米到100微米之间。科研人员先把样品封闭在手套箱中,用一台显微镜仔细挑选出疑似晶体的物质,再将这些物质放到四圆衍射仪上,通过单晶衍射和化学分析确定晶体结构。

  通过研究,科学家们进一步揭示了这些月球水和铵的存在形式。它们以一种特殊的水合矿物形式出现,其化学式为NH4MgCl3·6H2O。这种矿物分子式中含有多达六个结晶水,水分子在样品中的质量比高达41%,这是月球上水存在的一种重要形式。

科研成果科普解读丨中国科学家首次发现的“月球水”,不寻常!

  从1969年美国阿波罗号登月到今天,人类已经完成了多次月球采样。月球上水的研究尤其受关注,这也是全球科学家持续追踪的重要物质。多年来,人类始终没有发现水存在于月球矿物中。过去只发现过少量含有氢氧根的矿物,或是玻璃中含有微量的水。像这样以结晶水形式存在的物质,是第一次被发现。

  ULM-1矿物的发现揭示了月球上水分子可能存在的一种新形式——水合盐。陈小龙介绍,ULM-1矿物中含有六个结晶水,相比吸附水,结晶水的存在形式更加稳定。

  水和冰易挥发,而这种水合物可以在月球高纬度地区(如嫦娥5号采样点)表现出极高的稳定性。这意味着,即使在广阔的月球阳光照射区,也可能存在这种稳定的水合盐,为月球上的水资源开发提供了新的前景。

  “如果能发现像这样含有六个结晶水的物质或其他水合物,对未来人类的探月活动有重大意义。”陈小龙说,“试想一下,稍微一加热,我们就可能获得水,解决了人类的用水需求,将来我们在月球上建立永久观测站,甚至在月球上生活,都会更加方便。”

科学审核

陈小龙

中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员

监  制

战钊

记者

宋雅娟 谢芸

摄像

杜森林(实习)

视频制作

蒋晓宇(实习)

统筹

张大川

 

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