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中国揭秘月球之水如何“天上”来(4)

中国揭秘月球之水如何“天上”来

嫦娥5号月壤样品

(3)“加氢还原制水”渐成主流可行方案

在这次中国科学家发现新的月壤制水方法之前,关于月球的水研究已在世界范围内开展多年,也取得了一些不俗的成果。目前,科学界对于月球原位取水主要形成了两种思路:一是找到现成水分子,就地提取,水分子可以是冰的形式,也可以是含水矿物的形式;二是通过化学方式,设法使氢和月壤中的氧化物反应,制造出水。

在寻找冰或水合矿物的方向上,一些国家将目光投向月球两极,那里存在较大面积的永久阴影区,恒久的严寒能够把丰富的水分子以冰的形式束缚在月壤中。1998年,美国航天局发射了月球勘探者号,它携带的中子光谱仪在月球极区探测到大量氢富集的数据,只是无法确定是冰还是矿物中的结晶水或羟基(氢氧基);2008年,印度发射的月船1号搭载的月球矿物绘图仪在月球两极发现了羟基或矿物水,到了2018年,研究人员又利用其光谱历史数据,最终确认极区的永久阴影区内存在冰资源;2009年,美国航天局发射的月球环形山观测与遥感卫星撞击了月球南极凯布斯环形山的永久阴影区,一同前往的月球勘测轨道飞行器在近红外波段观测到水的吸收光谱,在紫外波段观测到羟基的发射谱线。

然而,最具说服力的终极证据还得是在月壤中直接发现水。从早期美国阿波罗任务采集的月壤中,人们没有发现任何含水矿物,一度让科学界认为月球是干燥的荒漠。时隔半个世纪,2024年7月,我国科研人员通过单晶衍射和化学分析,从嫦娥五号月壤样品的玄武岩中发现了一种富含水分子的新型矿物晶体——六水氯化镁铵,水分子的质量占该矿物总质量的41%。这是人类首次在月壤中直接发现水分子,并揭示了水分子和铵在月球上的真实存在形式。

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