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月壤中取水不再是梦

  长久以来,月球被视为一片极度干燥的荒原。“月球上是否存在水”一直是科学界探究的热点话题。美国阿波罗登月任务带回的样本在初步分析中仅显示了极微量的水,而这些微量水被质疑可能是来自地球的污染。近年来,我国嫦娥五号任务采集的月壤样品为中国科学家进一步开展相关探索工作提供了条件。

  近日,中国科学家在国际期刊《自然·天文学》在线发表论文指出,在嫦娥五号带回的月球样本中发现了一种含有分子水的矿物晶体。这一发现不仅首次证实了月壤中水分子的存在,还揭示了月球上水分子以分子水的形式存在。

  在对月球表面探测中,作为一种关键技术仪器,月球矿物光谱仪通过测量月球表面反射的特定波长光的能量,来推断月球表面是否存在“水”。需要说明的是,月球矿物光谱仪所探测到的“水”,是指矿物里的水分子或者羟基。此前的研究中,科学家获得了月球表面原位条件下的“水”含量,1吨月壤中大约有120克“水”,然而难以区分这些“水”是水分子还是羟基。

  在最新的研究中,科学家通过精确的单晶衍射和化学组分分析,在月球样本中发现一种含水矿物,其结构中包含6个水分子构成的分子水,分子水在矿物样本中的质量占比高达41%。红外和拉曼光谱技术清晰地揭示了分子水的吸收特征,而电荷密度分析则进一步确认了分子水中的氢原子。

  这种含水矿物的晶体结构与地球上一种罕见的火山口矿物相似,后者是由热玄武岩与富含水和氨的火山气体相互作用形成的,表明月球上的含水矿物可能与火山活动有着密切的联系。为了验证上述发现的准确性,研究人员对含水矿物的成分和形成条件进行了深入分析,排除了地球污染或火箭尾气作为分子水来源的可能性。

  这次发现的含水矿物表明,月球上存在一种以水合盐形式的分子水。与容易挥发的水冰不同,这种分子水在月球的高纬度地区非常稳定,即使在阳光直射的区域也可能存在。

  接着近日又传来消息:中国科学院科研团队从嫦娥五号月壤中找到了利用月壤大量生产水的新方法。

  科研团队经过大量实验发现,月壤矿物由于太阳风亿万年的辐射,储存了大量氢。加热后,氢与矿物中的铁氧化物发生化学反应,生成单质铁和大量水。当温度升高至1000℃以上时,月壤会熔化,反应生成的水就能以水蒸气的方式释放出来,1吨月壤将可以产生约51—76千克水,相当于100多瓶500毫升的瓶装水。目前,科研团队正在设计验证方案和装置,预计最快或随嫦娥八号到月球上去做相关试验,有望为未来月球科研站建设及深空探索提供多方面支撑。

  据《科普时报》、中青网

 
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