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嫦娥五號月壤研究揭示月表中緯度高含量的太陽風成因水
2022年12月14日 15:05 来源:央視新聞客戶端

月表水的來源與分佈一直是國際上爭論和研究的熱點問題。近年來,遙感光譜探測數據發現,月表水(OH/H₂O)的含量可能與緯度存在正相關,指示月表水是由太陽風發射的H離子高速注入月球表面形成的。針對月表水的含量、成因和空間分佈這些重要科學問題,中國科學院國家空間科學中心和地質與地球物理研究所聯合團隊,對嫦娥五號月壤樣品開展實驗研究。

聯合團隊從兩份表取月壤中選取了17個顆粒,包括矽酸鹽礦物(橄欖石、輝石、長石)和玻璃,利用納米離子探針-透射電鏡分析技術對月壤顆粒進行了H含量和同位素分析以及微觀結構研究。分析結果發現,嫦娥五號月壤顆粒的最表層(~100nm)具有很高的H含量(意味著具有很高的水含量)和極低的D/H同位素比值,證明其來自太陽。根據測定的H含量以及月壤樣品的粒徑分佈,估算的嫦娥五號著陸區太陽風來源水為46ppm,與遙感結果一致。

科研團隊選取了其中一部分特徵顆粒在180℃烘箱中加熱了28小時,然後再用納米離子探針分析。加熱分析結果顯示,太陽風注入的H在顆粒表層可以穩定保存。研究團隊基於加熱實驗分析結果,對不同溫度下月壤顆粒中H的保存開展了數值模擬,結果顯示太陽風成因水可在月表中、高緯度地區可以得到較好的保存。

基於嫦娥五號礦物和玻璃中發現的、具有不同形狀分佈的H含量深度剖面結果,結合阿波羅已有的實驗數據,聯合團隊構建了太陽風H注入和加熱擴散丟失的動態平衡模型。該模型預測高緯度區域月壤顆粒表層含有很高的太陽風成因水。同時,基於該模擬結果,估算出的高緯月表水含量與遙感結果類似。


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