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没想到啊，月球上竟然真的存在“迷你水库”！

早前NASA提出月表水循环猜想的时候，因为自家6次登月行为都没有找到月表储水层，所以假设一直得不到实证，没想到如今却被我国抢先展示了这一研究成果！

月表水循环的示意图

2023年3月27日，《自然.地球科学》杂志上一篇中国相关专家发布的科研论文称，月球上可能存在一种储水物质，且根据推算，这种物质能证明月壤中大概能储有约2700亿吨水。

这显然是一个突破性的科研成果！

发布在《自然.地球科学》杂志上的相关研究报告

当然，这个成果的来源，还要归功于嫦娥五号带回来的月球样本。

嫦娥五号是我国登陆月球取样的首个无人探测器，它于2020年11月24日被长征五号送入轨道，12月17号，嫦娥五号就成功完成样本采集任务回到了家。

在我国登月技术还不发达的时候，我们想研究月球资源，只能从美国从前登月回来送给我们的1克样本上努力，限制非常大。这次，嫦娥五号大手笔地从月球带回了1731克土壤样本，我国的科研终于可以大显身手了。

嫦娥五号带回的月壤（博物馆可供展示的样品）

其实在早期对月球的研究中，很多科学家都不认为月球表面有水，因为月球上的环境实在太差了，它地表中产生的气体少到可以忽略不计，根本形不成大气层。

没有大气层的保护，太阳照射时月球时，地表的温度能高到120度，什么水都无法在这个环境中保存下来。

但此次研究显示，月球表面有种特殊的物质能保存水，科学家称它为撞击玻璃珠。

“嫦娥五号”月壤撞击玻璃珠样本

撞击玻璃珠顾名思义，是某种物体撞击月球后，形成的玻璃状结晶。研究证明，正是它们将月球的水锁在了体内。

月球表面的无数坑洼表明，它的成长过程中曾遭受过很多陨石和小行星的撞击，月球表面的土壤和岩石，在高速撞击的瞬间被高温和高压融化，熔体受力的作用溅射出来后形成液滴，再经过一段时间的冷却，就有了撞击玻璃珠。但是这些玻璃珠，NASA此前并没有发现。

撞击玻璃珠的形成以及参与月表水循环模式图

早前NASA在月球表面探测后，认为只有在月球的永久阴影区中才可能有水。这些阴影区在月球的极地，温度长期处于零下170度左右的状态，因此这里的水应该也是冰冻状态。除此之外，在月球其他地方找到水的可能性非常小。

而这次嫦娥五号带回的样本，毫不客气地打了NASA的脸。

据悉，在研究中，相关人员分析了32个样本后，估计一个玻璃珠中的含水量是样本个体的0.05%。而月球表面的土壤最厚处有12米，按取样玻璃珠数量的比例推算，月壤里的储水量能达约2700亿吨。

嫦娥五号撞击玻璃珠水含量和氢同位素剖面

既如此，有水的问题实锤了，但新的问题也来了，月球环境那么恶劣，这些水又是怎样形成的呢？

关于星体上水的形成方式有几种说法，一是“娘胎里”自带，意思是星体在形成时期，组成它本身的物质里含有水，这些水要么以气态的形式漂浮在表面大气层中，要么被高压挤到了地表下。

二是被小行星撞出来的。比如一个星体本身没有水，被含水的小行星撞击后，留在地表的陨石给它带来了水。

小行星撞击星球，陨石带来了水资源

三是被太阳风吹出来的。

太阳风是超音速的带电粒子流，它刮起来很猛，比地球上最强烈的台风还猛上万倍。如此猛烈的太阳风连续不断地“袭击”月球表面，在月球上物质产生化学反应，便很有可能形成水分子，落在土壤里，再被锁在玻璃珠内。

对于这三种成水原因，我国的科学家显然更倾向于第三种。

嫦娥五号月壤揭示太阳风为月球带来可利用的水

中科院对该观点的研究结果早在2022年12月就发表在了《美国国家科学院院刊》上，杨林挺博士还专门对月球水做了解释。

他表示，月球的水不是传统意义上的液态水，而是结构水，又称化合水，是以各种化学形式，如水合氢离子、氢氧根、氢离子等保存在化合物里的水。

像高岭石、滑石中就有含结构水的矿物质。只要加热到一定程度，这些结构水是可以转化为液态水的。

水的主要成分是氢元素，所以在研究水的时候，通常以氢的含量多少来表示有多少水。

而月球表面的岩石中有大量的辉石、橄榄石等，这些都是包含氢元素的物质，且它们的表层都有厚度在60到85纳米被太阳风刮伤的痕迹。

月表大量岩石上都有被太阳风刮伤的痕迹

此外，科研人员还对撞机玻璃珠里的氢同位素做了检测，发现跟太阳风的氢同位素是一样的。

这些研究结果明显都能证明，月球上的水与太阳风有关。

月球存在了几十亿年，经过小行星的多次撞击，形成了玻璃珠，源源不断的太阳风再将氢离子注入玻璃珠，便让月球土壤中有了大量的水。

嫦娥五号月壤中撞击玻璃珠水含量与氢同位素的负相关性

此外，杨林挺博士还表示，目前推算出来的这2700亿吨水只是月球储水的一部分，再算上月球两极储存的冰冻水，月球的整体储水量其实多到人们无法想象。而这么大的储水量，也让将来宇航员登月后就地取水的可能性成为了现实。

此前中国有个太空计划，是2028年建立月球基地，届时可以直接通过撞击玻璃珠提取出水。当然，具体如何利用玻璃珠提供淡水，还有待具体研究。

随着人类探月能力的提升，也许不久后还会在月球中发现其他形式的水储备，或者，在类似月球的无大气层星体上发现水，并进一步研究这些水的来源，以及如何将它们迁移保存等方式。

人类将来可能会在月球上找到取水的方法

那么，月球有这么多含水的撞击玻璃珠，为啥美国六次探索都没找到呢？

对此我国的科研人员表示，是因为探测的位置不同导致的。美国的阿波罗号采样维度和嫦娥五号不同，阿波罗去的都是月球的低纬度地区，嫦娥五号是在高纬度地区采的样。

嫦娥五号在月球北纬43.06度的地方着陆，比阿波罗号的着陆地点高的多，月球的高纬度地区因为温度低，土壤中的氢元素含量更多、保存的更好。

嫦娥五号的着陆点纬度比阿波罗号更高

还有一点是，嫦娥五号着陆的地方，岩石年龄要年轻一些，大概在20亿年左右，而阿波罗去的地方非常古老，岩石年龄在30多到40多亿年间。

研究人员还根据此次取样结果，建了个模型计算太阳风袭击和土壤含水量的比例。结果显示，月球高纬度地区土壤颗粒中，直径2微米的颗粒含水量能达2%。

如果将这些颗粒进行筛选，再做加热处理，很容易利用起来。不过跟撞击玻璃珠比，还是玻璃珠里的含水量更丰富，一吨玻璃珠样品能提取2公斤水。

月球撞击玻璃珠里的储水量要更多一点

当然，无论是从撞击玻璃珠，还是从微粒中取水，这些研究结果都对将来人类开发月球水资源提供了重要的理论支持，也让我国的月球计划实现又进了一步。

那么，你好奇我国将来的月球基地长什么样吗？

参考资料：

【1】He, H., Ji, J., Zhang, Y.A solar wind-derived water reservoir on the Moon hosted by impact glass beads.(2023). https://doi.org/10.1038/s41561-023-01159-6

【2】《1吨玻璃珠含1斤水 科学家发现月球“迷你水库”》中国科学报