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月球上究竟有多少“水”?中国科学院地质与地球物理研究所研究员胡森、林杨挺团队联合南京大学教授惠鹤九团队,在嫦娥六号取回的月背样品中寻找“水”的痕迹。这项针对月球背面月幔水含量的研究显示,每克嫦娥六号玄武岩中的水含量小于2微克,为公开报道数据中的最低值。4月9日,相关研究成果在《自然》上发表。
科学界普遍认为,月球起源于一次剧烈碰撞——约45亿年前,一颗火星大小的天体撞击原始地球,抛射出的物质经过重新吸积,形成了月球。“这样猛烈的撞击,相当于把地球抛射出的岩石又烘烤了一次,水的含量必然更低。”胡森表示,全球科研人员都希望通过对月球样品的研究,确认月幔中的水含量。此前,人类获取的月球样品均位于月球正面,嫦娥六号实现了人类首次月背采样返回,在月球南极-艾特肯盆地取得了独一无二的月背样品。
与人们普遍理解的液态水不同,在月球表面,“水”主要是以磷灰石等含水矿物的形态存在。因此,科研团队要“在石头里找水”,也就是从中寻找氢、羟基等组分的痕迹。
经过申请,科研团队获批了5克嫦娥六号月壤样品。“月壤颗粒细如面粉,在这5克样品中,我们挑选出500多颗直径100至300微米的岩屑颗粒,其中仅有160颗为玄武岩颗粒。”胡森说,团队要先在洁净实验室进行细致挑选,再将重量仅二三十毫克的玄武岩颗粒经过包埋、固化、研磨、抛光等处理,借助扫描电镜找到相对含水的磷灰石、淬火的母岩浆等分析对象,最后利用离子探针进行水含量与氢同位素测定。
研究结果显示,月球背面月幔源区的水含量仅有1至1.5微克每克,这明显低于月球正面月幔的平均值,约为7微克每克。即使是地球上最干旱的塔克拉玛干沙漠,每克砂石中的水含量也有2000微克左右。“月球是十分贫水的,背面月幔比正面月幔还要更‘干’一些。”胡森说,月球具有明显的二分性,围绕月幔水含量的研究,对揭示月球起源、岩浆活动、资源环境效应等方面具有重要意义。此次研究结果,为月球大碰撞起源假说以及月球的后续演化研究提供了关键支撑。
论文审稿人表示,研究团队对人类首批月球背面玄武岩进行了月幔水含量的基础工作,具有高度原创性。“这篇论文首次报告了月球背面月幔的水含量,它将成为月球背面月幔水含量的里程碑式的一项研究。”
来源:北京日报客户端
记者:刘苏雅
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