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我國發現月球大型水庫,儲水2700億噸,為何美國6次登月都沒發現
2023/08/03

最近,中國的嫦娥五號探測器成功地帶回了月球樣本,引起了全球范圍內的關注。除了月球土壤和巖石樣本外,令人驚訝的是,科學家們還發現了 一個巨大的「月球儲水庫」,估計含有2700億噸水!這個令人振奮的發現引發了一個重要問題:為什麼在美國進行的六次登月任務中,沒有發現這個月球儲水庫呢?

嫦娥奔上了廣寒宮

1969年7月20日,美國成功地將宇航員尼爾·阿姆斯特朗和愛德溫·巴茲·奧爾德林送到了月球表面,實現了人類首次登月的壯舉。此后 美國先后進行了六次登月計劃,一共帶回約382公斤(842磅)的月球樣本,包括巖石、土壤、塵埃等月球表面的物質。這些樣本隨后被運送回地球,并由NASA的科學家進行詳細的研究和分析。

1971年基辛格在訪問中國,贈送了1克月球土壤給中國。 多年來,我國科學家想研究月球,就只能在這1克月壤上做文章,然而1克能做什麼呢?因此我國對于月球的了解始終難以得到實質性的進步。 直到2020年,我國嫦娥五號任務圓滿成功,第 一次成功地將月球樣本帶回地球 這次我們獲得了1731克的月球樣品,足夠我們進行各種科學研究。

2022年6月15日,《自然通訊》(Nature Communications)在線發布中國嫦娥五號的一項重要研究成果: 月壤樣品中存在來自巖漿結晶過程的「水」。這完全顛覆了我們以往的認知,月球不是沒水嗎?

月球到底有沒有水?

過去,人們普遍認為月球是一個干旱無水的天體。

早期的觀測設備和技術限制了我們對月球的詳細研究。從地球上觀測,人們無法直接探測到月球表面的水分存在。 月球表面看起來是干燥、巖石裸露的,沒有明顯的跡象顯示有水的存在。月球上的地質構造和形態特征也不像地球上那樣與水的作用有關。因為月球幾乎沒有大氣層,而大氣層對于維持液態水的存在至關重要。

在缺乏大氣層的情況下,水會迅速蒸發或轉化為冰態。與此同時, 月球表面溫度的變化非常劇烈,從日間的高溫到夜間的極低溫 這種極端的溫度條件 不利于液態水的存在。因此,人們常常認為月球干旱無水。

然而,隨著科學技術的發展和對月球的深入探測,我們逐漸知道月球上實際存在有限數量的水。最近的研究發現是基于NASA的月球勘測軌道飛行器所獲得的數據。

月球勘測軌道飛行器是一顆由NASA發射的無人探測器,于2009年進入軌道,主要任務是對月球進行全面的勘測和觀測。其中,NASA的探測設備包括紅外線輻射測量儀和中性原子儀等,這些設備可以提供詳細的月球表面成分和結構信息。

探測任務的數據分析結果表明, 在月球南極部分的永久陰影地區存在冰。這些地區由于受到周圍山脈或隕石坑的阻擋,幾乎沒有陽光直接照射,溫度接近絕對零度(-273.15攝氏度)因此水是以冰的形式存在。在月表的其他地區,想要找到水被認為是不可能的。

然而,在我國的最新研究中顯示: 月壤樣品中明顯含有羥基形式的「水」,平均含量約30ppm。

目前認為月球水主要有三個來源。 一是太陽風粒子與月表物質相互作用產生的(動態)羥基物質;二是撞擊月球的彗星或隕石帶來的水和含羥基物質;三是月球原生(內部)水。根據返回樣品的實驗室分析表明,嫦娥五號月球樣品是一類年輕玄武巖。它的膠結玻璃含量很少,僅為阿波羅樣品的三分之一,同時樣品中外來撞擊濺射物非常低,對「水」的貢獻可以忽略不計。也就是說, 嫦娥五號月球樣品中肯定存在月球原生水,這些水被推測來自于月球巖漿結晶過程。

巖漿是 由地球或其他行星內部熔融的巖石物質組成的高溫流體。當巖漿冷卻時,其中的礦物質會逐漸凝固并形成固態晶體。在巖漿結晶過程中,巖漿中的礦物質以原子、離子和分子的形式排列在一起,形成具有規則晶格結構的固態結晶體。這些晶體的形成取決于巖漿的化學組成、溫度和壓力等因素。因此不同類型的巖漿也具有不同的化學成分和熔融溫度范圍,它們在結晶過程中形成的礦物也各不相同。

常見的巖漿結晶礦物包括石英、長石、斜長石、黑云母、角閃石等。

這也就是說, 在月球形成的過程中,曾經存在過含水的巖漿,并且在冷卻過程中,這些巖漿結晶形成了含水礦物。這些含水礦物廣泛分布于月球表面和地下巖石,可能攜帶著古代月球歷史的重要信息。

科學家估計,這些含水礦物的含水量為0.05%。按照這樣的比例估算, 月球上的含水礦物可能儲存著多達2700億噸的水,這些含水礦物就如同月球上的天然儲水庫。

這一發現對于未來的月球探索和資源利用具有重要意義。因為水可以被分解為氫和氧,提供宇航員生活所需的氧氣和飲用水。此外,水還可以轉化為推進劑,用于太空飛行器的推進系統。因此,這項發現為未來的月球登陸任務和深空探索提供了潛在的重要資源。

美國登月任務 為何沒發現?

美國阿波羅登月計劃曾六次進行載人登月任務。然而他們去的地方,都是月表上非常古老的區域。 他們采集到的月巖年齡最少也有31億年,有些甚至超過44億年。而嫦娥五號著陸點卻是較為年輕的區域, 采集到的月巖平均年齡約為20億年,這就有了本質上的差別。而雙方的差別也說明了一件事:水在月球表面的分布并不均勻。

此外,美國探測器的技術落后也是一大原因。這不是狂妄自大,如今我國的探測器等相關設備,都是世界最高端的,而且借鑒了世界各國技術進行升級改進。而美國50年前的技術,雖然在當時是跨時代的,但跟現在相比,還是有些落后。 當時的設備和儀器都無法有效探測到地下的水存在,并且對于水分子的探測能力較弱。因此,即使存在水,美國也很難被發現。

美國可能被干擾: 阿波羅計劃前后帶回了 382公斤的月球樣本。前文說過,這些樣本大部分是「老年」月巖,這意味著其中的大部分可能不存在水。即使少部分發現了誰,他們也可能以為是轉運過程中混入了雜質。 從而懷疑了自己的推斷,錯過了發現月球上有水的可能。

未來的展望

水是人類生命的基本需求之一,它可以提供飲用水、食物種植的水源以及氧氣供應。如果月球上存在水,宇航員在月球上的生存和探索任務將更加可行和可持續。 因為 水可以被分解為氫和氧,這兩種元素是一種常見的火箭燃料組合。如果我們能夠從月球上獲取水資源,可以將其轉化為火箭燃料,為深空探索提供便利和成本效益。基于此,我們可以在月球上建立永久性居住地和科研基地。

美國方面目前已經重啟了登月計劃。根據NASA最新報告, 「阿爾忒彌斯計劃」將在2026年前將美國宇航員送上月球,并逐步建立月球基地。

而我國的探月計劃也早就有建立月球基地的規劃。2004年,中國正式開展月球探測工程,并命名為「嫦娥工程」。嫦娥工程分為「無人月球探測」「載人登月」和「建立月球基地」三個階段。 隨著嫦娥五號安全著陸,我國已經進入載人登月階段,預計將在2030年前實現中國人首次登陸月球。

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