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光譜儀帶你近距離了解月球上的“生命之源”
2022年01月10日 15:30:21
來源：儀表網(wǎng) 點擊量：5987
月球上有水嗎？來自嫦娥五號攜帶的“月球礦物光譜分析儀”顯示，1噸月壤中大概約有120克“水”。但光譜儀所探測到的“水”指礦物里的水分子或者羥基，在一定條件下才能轉(zhuǎn)化為我們喝的水。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】導(dǎo)讀：月球上有水嗎？來自嫦娥五號攜帶的“月球礦物光譜分析儀”顯示，1噸月壤中大概約有120克“水”。但光譜儀所探測到的“水”指礦物里的水分子或者羥基，在一定條件下才能轉(zhuǎn)化為我們喝的水。
仰望星空，“月球上到底有沒有水”的問題引發(fā)人類極大的好奇心，關(guān)于這個問題的科學(xué)爭論已持續(xù)半個多世紀。2020年12月1日，嫦娥五號探測器在月球風(fēng)暴洋北部地區(qū)著陸，隨后返回1731克月球樣品。月球礦物光譜分析儀獲取了月表的光譜數(shù)據(jù)。
實際上，光譜儀是靠發(fā)現(xiàn)羥基或者水分子的明顯吸收特征來測量水。通過分析3微米附近的光譜特征，就可以識別月表水并獲得水含量。
和普遍意義上的液態(tài)水不同，光譜儀在月面探測到的“水”都藏在巖石中，水分子代表稍微加熱就可以跑出來的“結(jié)合水”，羥基則代表需要較高溫度才能析出的“結(jié)構(gòu)水”。而目前獲得的月球光譜遙感數(shù)據(jù)波段覆蓋范圍還無法區(qū)分這兩種存在形式。
為獲得更準確的數(shù)據(jù)，科研人員對光譜儀進行了熱校正。“月表溫度在當(dāng)?shù)卣缟踔習(xí)^100攝氏度，高溫使月壤產(chǎn)生的熱輻射會改變光譜形態(tài)，掩蓋水的特征，因此對光譜進行熱校正是研究月表水的關(guān)鍵。
嫦娥五號光譜儀對采樣區(qū)約2米見方的區(qū)域進行了光譜觀測，觀測對象除了月壤之外還有一塊沒有帶回來的巖石。數(shù)據(jù)分析結(jié)果為月球上真的存在水增加了新的確鑿證據(jù)：嫦娥五號采樣區(qū)的水含量在120 ppm(百萬分之120)以下，而巖石中的水含量約為180 ppm。
科研人員分析，月壤中的水絕大部分源自太陽風(fēng)“帶貨”。太陽風(fēng)里有很多氫，轟到月面與月壤里的氧結(jié)合形成了羥基或者水分子和月壤中120ppm水含量相比，巖石中仍多出來60ppm的水，多出來的水又來自哪里？科研人員推測巖石是來自于比嫦娥五號著陸點本地玄武巖更古老的區(qū)域，多出來的水可能代表了月球內(nèi)部水。
嫦娥六號、嫦娥七號將在原位和軌道尺度繼續(xù)探測月表水的含量、分布，這項研究成果也將為嫦娥六號、嫦娥七號的科學(xué)目標實現(xiàn)提供支撐。嫦娥五號是目前唯一一次既返回樣品又獲取到月表原位光譜的任務(wù)，樣品能夠詳細的分析水在月壤顆粒中的分布、存在形式，并可利用同位素示蹤來源，而原位光譜可以與軌道遙感建立聯(lián)系，能夠研究月表水的全球性分布和時間變化特征。
月球水研究遠未結(jié)束。在科研人員們看來，證實月球上存在水并估算水量對“月球村”“月球科研站”的規(guī)劃和建設(shè)至關(guān)重要。本研究由中科院地質(zhì)地球所行星科學(xué)團隊與上海技術(shù)物理研究所、國家空間科學(xué)中心、夏威夷大學(xué)、南京大學(xué)合作完成。
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