科學家首次在返回月壤中發現分子水

　　日前，中國科學家在嫦娥五號帶回的月球樣本中，發現了月球上的一種富含水分子和銨的未知礦物晶體——ULM-1，標志著科學家首次在返回的月壤中發現了分子水，揭示了水分子和銨在月球上的真實存在形式。相關研究成果在線發表于《自然-天文學》。

　　月球上是否存在水，對于月球演化研究和資源開發至關重要。對1969年至1972年采集的阿波羅樣品的研究表明，月壤中未發現任何含水礦物。此后，月球不含水成為月球科學的基本假設，這對認識月球火山演化、月地起源等問題產生了重要影響。近年來，遙感數據表明月球光照區有水分子存在的跡象。針對當年采集的阿波羅月球樣品，科學家運用高靈敏度的表征技術，在部分玻璃和礦物中發現了百萬分之一量級的“水”，但沒有水分子存在的確鑿證據。

　　我國嫦娥5號采集的月壤樣品屬于最年輕的玄武巖，是迄今為止緯度最高的月球樣品，為月球水的研究提供了新機遇。研究基于單晶衍射和化學分析發現，這些月球水和銨以一種成分為NH4MgCl3·6H2O的水合礦物形式出現。該礦物分子式中含有多達六個結晶水，水分子在樣品中的質量比高達41%。其晶體結構和組成，與地球上近年來發現的一種稀有火山口礦物相似。在地球上，該礦物是由熱玄武巖與富含水和氨的火山氣體相互作用形成。

　　為了確保這一發現的準確性，該研究進行了嚴格的化學和氯同位素分析。納米二次離子質譜數據表明，該礦物的氯同位素組成和地球礦物顯著不同，與月球上的礦物相符。研究人員還對該礦物化學成分和形成條件進行分析，進一步排除了地球污染或火箭尾氣作為這種水合物的來源。熱力學分析顯示，當時月球火山氣體中水的含量下限與目前地球中最為干燥的倫蓋火山相當。這揭示了復雜的月球火山脫氣歷史，對探討月球的演化過程具有重要意義。

　　這種水合礦物的發現也揭示了月球上水分子可能存在的一種形式——水合鹽。與易揮發的水冰不同，這種水合物在月球高緯度地區非常穩定，這意味著即使在廣闊的月球陽光照射區，也可能存在這種穩定的水合鹽，為未來月球資源的開發和利用提供了新的可能性。

　　該研究由中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心研究員陳小龍、副研究員金士鋒、博士研究生郝木難等，聯合北京科技大學副教授郭中楠、天津大學工程師殷博昊、中國科學院青海鹽湖研究所研究員馬云麒、鄭州大學工程師鄧麗君等完成。