嫦娥五号取回月球土壤意味着什么

交流2024-10-02 19:58:10

2020年,中国“嫦娥五号”飞船携带了月球土壤样本返回地球,这距离人类上一次带回月球样本已经有40多年的时间,这些月壤成为了各大国都想要的研究材料,一时间备受瞩目。

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而今年1月8日,来自于中科院的最新研究成果出炉,结果显示:月球表面并不完全“干燥”,而是含有水份!这个结论,也算给“月球上有没有水”这个旷日持久的争论落下了句号。

让人遐想的是,水是生命之源,液态水对于人类在太空中寻找外星生命意义重大,月球上有水,是否意味着月球有孕育生命的可能?

如此重大的结论,为何登月技术最发达的美国却一直没能发现?

“月球水”可能带来新生命吗?

对月球是否有水的争论最早起源于1969年到1972年,美国的阿波罗任务采集了月面大量样品返回地面。在实验中,科学家们得出了“月壤很干”的结论,加上亲自登上月球的宇航员也没有用探测器找到水,一时间,月球上不存在水一时间成为公认的真理。

然而,就像人们对地球的认知从方到圆一样,“真理”也很可能随着技术的进步而改变。

2009年,印度的“月船1号”用“月球矿物绘图仪”对月球陨石坑进行了成像处理,令人意外的是,月船1号在克拉维斯环形山检测到了一种3微米红外波段的信号,符合这种波段的正好就是两种物质,一种是烃基,一种就是水。

科学家随即用光谱数据进行了重复检测,发现这一红外波段信号极有可能是由两个氢原子和一个氧原子产生的,合起来就正是水(H2O),也就是说,月球含水可能性非常之大。

然而,由于上世纪美国得出的结论太过深入人心,因此人们对于这个结论也还是半信半疑。

如今,嫦娥五号的研究不仅证实了猜想,甚至测算出了较为具体的数值,终于给这场争斗敲下定论:平均每1吨月壤中大约含有120克水,而1吨岩石中大约有180克水,整体丰度概括起来,就像一场持续几秒的小雨撒在了月球大地上。

不过有一点需要额外说明,这些水只以矿物中水分子和烃基的方式存在,并不是直接的液态水。而且正是因为它们存在于这些地方,才能避免自己被高温和真空带走。

因此,月球上的水并不算是广义的液态水,需要在一定条件下经过转换才能转换为我们喝的水。

值得一提的是,虽然人类还是第一次找到“月球水”的证据,但太空中水的存在并不少见:冥王星的表面已经被证实可能存在液态水,木星的卫星和土星的卫星上,也能找到类似的“蛛丝马迹”。

但包括月球在内,这些星球上依然无法孕育生命。这是由于水虽然重要,却不足以成为生命出现的所有条件,磁场、重力场、气温等等原因也断然不可忽视。所以,光从水来判断月球的生命,多少有些太武断了。

为何美国以前没有发现?

“月球水”的出现,除了生命以外无疑还有着更多的研究价值,比如人类未来是否可以从月球找到更多的水,是否能够开采这些水资源,是否能通过这些水体探究月球的起源……

让人惊奇的是,如此重大且具有研究价值的消息,美国在当年却没能发现,当时,降落在月面上的航天员甚至使用了地面探测。要知道,美国迄今为止也是唯一将航天员送到月面的唯一国家,对于月球的研究不也理应是最深入的吗?

根据科学家的推测,这主要有两个原因:一是地面探测器的局限性,二是登陆地点的差别。

先说地面探测器,上世纪6、70年代的美国使用的月球探测器,还没有装载能检测6微米红外光波的光谱仪。所谓6微米红外光波,也叫H-O-H弯曲振动,是只有两个氢(H)原子和一个氧(O)原子才能产生的波段信号,符合水的化学式H2O。

也就是说,检验到了这种光波,才能确定水的存在,但既然技术不允许检测,想要找到水自然也就无从谈起了。

但是,美国不是也带回了一部分的月壤,为何也没能从里面找到水呢?**也很简单,地球大气层中本来就存在很多水蒸气,这部分的水蒸气也会产生6微米红外波段,以当时的技术来说,人类还无法完全隔绝这部分的“干扰”,因此也就无法下定论。

另外,美国取得样本的着陆点和我国也有差异,我国嫦娥五号取回的样品是目前所有样品中纬度最高的,这可能和月表水的分布有非常重大的关系。

同时,我国取得的岩石样本中,每吨平均水含量要比普通月壤中多出60克,科研人员推测这是由于这些岩石样本比着陆点的玄武岩更为古老,多出来的水是月球内部的水。而且,由于岩石比土壤更能抵抗太阳风和火山喷发,含水量自然更高一些。

相比起来,美国取得样品的地带和我国大相径庭,那么,研究结果会出现差异也就不奇怪了。在研究的时候,科学家们也会将两种数据对比研究,对研究月表水的具体分布也非常有效。

月球上的水是从哪来的?

这些水为何分布不同?它们是月球自行产生的、还是从别的地方被“带”到月球的?

其实,月球自古以来就有一个名叫“月海”的平原,我们用肉眼遥望月球的时候,可以看到月球表面有一些黑色的斑块,那些面积较大的部分就被称作“月海”。它的本体实际就是玄武岩平原,由于过去曾被认为是月球表面上的水体,所以也将其命名为“海”。

月海的形成假说有很多,最多人认同的是小天体撞击说

来自外太空的小天体撞击月球时,月壳也随之破裂,月球内部的月幔流出,玄武岩岩浆覆盖低地,形成月海,这些月海就是月球表面最初的水体。

另外,还有一个理论认为,月球表面的水是来自于太阳风和“地球风”

具体过程大概如下:在太阳风的推波助澜下,大量带正电的氢离子轰击月球表面,同时,地球磁层会阻挡太阳风直吹月球,保护着月球上的水不会被带走。

而地球磁层的离子流动,也被叫作“地球风”,这些地球风使得臭氧层中高浓度的氧同位素泄露,流向月球表面,与那些带正电的氢离子发生反应,从而继续为月球补充水份。

也就是说,地球的磁层就像一座“水桥”一样,可以持续为月球补充水份,天体之间的奇妙联系,很难不引人遐想与感叹。

而至于月球上的水份能做什么,这一点人类还不得而知,要根据今后更多的探索来决定。值得一提的是,我国的嫦娥六号、嫦娥七号也会在原位和轨道尺度继续探测“月球水”的含量和分布,这次的研究成果将成为人类未来通往月球的“桥梁”。