我国科学家发现月球“迷你水库”:1吨玻璃珠含1斤水

  • 得鱼无荃 悠游海峡五十载
    常理推断,研究月球特性肯定是从水资源入手,有了水就能维持载人登月及驻月科研的需要,实在想不出还有哪个方面哪个领域的研究工作能比从月壤里探测水更紧急更重要。但奇怪的是,在中国人研究出月亮到处有水之前,全球科学家们好象都睡着了一般,据说五十年来,NASA共收到了3000多份研究特殊月球样品的申请,来自十多个国家的500多名科学家提出了申请,NASA共向外发放5万多份月球样品,供天文学、生物学、化学、工程学、材料科学、医学、地质学等不同领域的科学家进行研究。令人好奇的是在这5万份样品里竟忘了检测一下是否存在至关重要的水?

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  • 阿波罗样品中检测出水早已是科学共识了。根据一篇1975年对阿波罗15-17号样品的研究(我国科学家这篇论文的参考文献41),月壤样品中加热后释放出来的水的量大概在20~200克/吨的量级,另有大概5~60克/吨的氢气释放,也就是说总水量大约几十到几百克每吨。这种高温加热方法,分离出的水和氢气是矿物质中的结合水(比如氢氧根),而不是游离的水分子。根据水的氢/氘同位素比值,发现月球表面的水富氢、贫氘,是来源于太阳风的注入。这和我国科学家在嫦娥五号月壤中的发现是一致的:“嫦娥五号月球玄武岩中的全岩水含量仅为62~133 ppm”,百万分之62~133,也就是62~133克/吨。
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    Epstein, S. & Taylor, H. P. Jr. The isotopic composition and concentration of water, hydrogen, and carbon in some Apollo 15 and 16 soils and in the Apollo 17 orange soil. Proc. Lunar Sci. Conf. 4, 1559–1575 (1973).
      
    美国科学家的实验是对月壤整体加热,而我国科学家发现的含水达到千克每吨量级的样品,是月壤中分离出来的富水的玻璃珠,由陨石撞击导致月球表面物质熔融而产生的。但哪怕地球上的沙漠,沙子的含水率也有百分之几,远高于月球样品的最高千分之几的含量;而且沙漠中的水主要是沙粒表面吸附的水分子,这在月球环境下是很难存在的。所以科学发现上的所谓月球上“大量”水,是跟月球表面极端干燥的环境相比的,和一般认知中的发现水是不一样的。
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    赵景波,马延东,邢闪,等. 腾格里沙漠宁夏中卫沙层含水量研究. 山地学报,2010,28(6):653-659
      
    之所以过去在阿波罗样品中没有发现富含水的撞击玻璃珠,恐怕主要是思维定式的影响。之前的月壤和月球水含量研究主要关注月壤的主要成分——玄武岩碎屑,而没有专门分析撞击玻璃珠,因为玻璃珠在月壤中的占比很小,哪怕玻璃珠的含水量很高,对月壤总含水量的贡献也是杯水车薪。这次我国的新进展,也是基于一位博士生的意外发现。这类玻璃珠的直径又只有几十微米(比头发丝的直径还小),我国科学家从1g月壤样品中才找出117颗玻璃珠进行研究,真可谓大海捞针。
    其实对阿波罗样品的研究已是汗牛充栋,只不过它们都是以英文发表的,又年代久远,国内媒体不可能、也大多没有能力、没有兴趣去翻这些故纸堆做大众科普,才不为世人所熟知。
    我国的月球探索,从来不会无聊到去验证阿波罗登月的真伪,这在科学上本来没什么可争议的,只不过是一个大众舆论传播的问题。我们所做的,是站在前人的肩膀上,把人类对月球的认识向前推进一大步。正是因为我国在充分调研论证的基础上,选择了前人没有着陆采样过的区域,用最新的科学手段,凭借我国科学家更加细致的工作和更加创造性的研究思路,才能不断取得新突破。
  • 说得太对了,就像中国人拿到月壤首先问可不可以种菜一样,登月拿到月壤研究里面是否有可利用的水和矿物肯定是首要任务,不知道五十年了都研究出了什么结果。
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