總臺(tái)央視記者 帥俊全

月球上有水嗎？由中科院地質(zhì)地球所行星科學(xué)團(tuán)隊(duì)與上海技術(shù)物理研究所、國(guó)家空間科學(xué)中心、夏威夷大學(xué)、南京大學(xué)合作的科研團(tuán)隊(duì)合作，通過對(duì)嫦娥五號(hào)所攜帶“月球礦物光譜分析儀”探測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，首次獲得了月表原位條件下的水含量。最新研究顯示，1噸月壤中約有120克“水”，1噸巖石中約有180克水。這一研究成果2022年1月8日在《科學(xué)-進(jìn)展》上發(fā)表。科研團(tuán)隊(duì)介紹，光譜儀所探測(cè)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)化為可以喝的水。

嫦娥五號(hào)采樣區(qū)背景圖和水含量

2020年12月，嫦娥五號(hào)探測(cè)器成功著陸在了月球風(fēng)暴洋北部地區(qū)，并將1731克的月球樣品返回地球，基于樣品的實(shí)驗(yàn)室研究，確定了著陸區(qū)玄武巖的年齡約為20億年。除了采集月球樣品返回地球之外，嫦娥五號(hào)探測(cè)器的另外一個(gè)重要任務(wù)是在原位條件下獲取采樣區(qū)的形貌與物質(zhì)成分，解析月表水特征。月表水的探測(cè)對(duì)于約束月球的形成過程、月球科研站建設(shè)和原位資源利用等都至關(guān)重要。

經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的爭(zhēng)論和探測(cè)，各種“實(shí)錘”證據(jù)讓人們相信月球上是有水存在的，但月球水的含量、來源等仍是需要研究的問題。光譜技術(shù)是目前探測(cè)月球水及其分布較為直接的方式。此前，來自光譜儀的數(shù)據(jù)都是從距離月面遙遠(yuǎn)的月球上空觀測(cè)到的證據(jù)，人類還從來沒有在月球表面原位直接進(jìn)行過水的探測(cè)。嫦娥五號(hào)探測(cè)器攜帶了月球礦物光譜分析儀，在采樣過程中獲取了月表的光譜，第一次有機(jī)會(huì)在月表近距離、高分辨的探測(cè)水的信號(hào)。

嫦娥五號(hào)測(cè)量光譜與實(shí)驗(yàn)室樣品、軌道光譜對(duì)比

據(jù)了解，嫦娥五號(hào)光譜儀對(duì)采樣區(qū)約2米×2米范圍的區(qū)域進(jìn)行了光譜觀測(cè)，除了月壤之外還包括了一塊沒有帶回來的巖石。探測(cè)發(fā)現(xiàn)巖石和月壤體現(xiàn)出不同程度的吸收。實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)顯示礦物中水的含量與其光譜吸收強(qiáng)度具有很好的線性關(guān)系，這個(gè)線性關(guān)系主要與粒徑相關(guān)。根據(jù)目前已有月壤樣品的測(cè)量，它們的平均粒徑約60~80微米，據(jù)此估算嫦娥五號(hào)采樣區(qū)的水含量在120ppm以下；而巖石中的水含量約為180ppm。相當(dāng)于1噸月壤中大約有120克水，1噸巖石中大約有180克水。

成分估算結(jié)果顯示，采樣區(qū)的巖石與月壤成分相差很大，來源不一致。通過遙感數(shù)據(jù)的輔助分析，該巖石可能與嫦娥五號(hào)著陸區(qū)西北方向的古老低鈦玄武巖（～34億年）比較一致。結(jié)合樣品分析，月壤中的水絕大部分是來自于太陽(yáng)風(fēng)的貢獻(xiàn)。如果將月壤中120ppm的水全部作為太陽(yáng)風(fēng)來源，巖石中仍多出來60ppm的水，多出來的這些水可能代表了月球內(nèi)部水。而嫦娥五號(hào)著陸區(qū)年輕玄武巖本身的水含量低，可能說明了著陸區(qū)月幔較干或經(jīng)歷了大量脫氣的過程，這與風(fēng)暴洋地區(qū)長(zhǎng)期的火山噴發(fā)是一致的。

水的光譜吸收參數(shù)ESPAT與水含量之間的關(guān)系

嫦娥五號(hào)著陸器上的月球礦物光譜儀對(duì)著陸點(diǎn)的月壤和巖石進(jìn)行了反射率光譜測(cè)量，根據(jù)2.85微米的明確吸收特征，首次提供了月球上水的原位探測(cè)證據(jù)。嫦娥五號(hào)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(xì)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(shí)間變化特征。月表水的分布可能與緯度高度相關(guān)，嫦娥五號(hào)是目前返回樣品中緯度最高的，這對(duì)研究月表水的分布及來源具有重要意義。

科研團(tuán)隊(duì)介紹，嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)將在原位和軌道尺度繼續(xù)探測(cè)月表水的含量、分布，這一研究成果也將為嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)的科學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供支撐。

關(guān)鍵詞： 上有 嫦娥 月球