Nous avons découvert pour la première fois de l'eau dans le sol lunaire. Quels légumes allez-vous cultiver ?

La Lune, le corps céleste le plus proche de nous, attire l'attention humaine depuis des milliers d'années. L'eau est la source de la vie. La question de savoir si l'eau existe sur la Lune intrigue les scientifiques depuis des décennies. Récemment, Dans les échantillons de sol lunaire rapportés par la mission chinoise Chang'e-5, l'équipe de Chen Xiaolong de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences a découvert un cristal minéral riche en molécules d'eau et en ammonium ——ULM-1 [ ^1], cette découverte fournit de nouvelles preuves "solides" de l'existence de l'eau sur la Lune, annonçant les possibilités infinies de l'exploration future de l'espace profond, et nous apporte également une imagination sans fin...

Imagination d'astronautes cultivant des légumes sur la lune丨L'image est générée par l'IA

01,

Découverte majeure de Chang'e 5

Y a-t-il de l'eau sur la lune ?

Ce problème intrigue les scientifiques depuis des décennies. Des études sur des échantillons d'Apollo collectés entre 1969 et 1972 ont montré qu'aucun minéral hydraté n'a été trouvé dans le sol lunaire. Depuis lors, « la lune est sèche » est devenu le consensus fondamental de la science lunaire[2]. ^{Cependant, les missions de télédétection et d'impact direct de ces dernières années ont montré que} il pourrait y avoir de l'eau sur la lune

. La première a été la détection d'un grand nombre de molécules d'eau

[3] dans des cratères ombragés en permanence près des pôles lunaires . On pense généralement que ces molécules d’eau existent sous la forme de glace d’eau^.

Glace d'eau dans les zones à deux niveaux de la lune丨Référence de la source de l'image [2](à gauche) Emplacements contenant de la glace d'eau (points bleu ciel) dans les pôles nord et sud de la lune. les niveaux de gris dans l'image de base représentent la température de surface, plus la couleur est foncée, plus il fait froid (à droite) Exemples de spectres de réflexion de trois zones contenant de la glace d'eau

De plus, des signes de l'existence de molécules d'eau ont également été trouvés dans le

zone d'éclairage à haute latitude

, qui montre que l'eau sur la lune

peut exister sous des formes autres que la glace d'eau [4]. Cependant, nous n’avons pas encore de preuves concluantes de la présence de molécules d’eau en raison du manque d’échantillons provenant des hautes latitudes et des régions polaires de la Lune.

Sonde « Chang'e-5 »丨Source NetworkLe 17 décembre 2020, le module d'échantillonnage Chang'e-5 a atterri avec succès à Siziwang Banner, en Mongolie intérieure, ramenant 1 731 grammes d'échantillons lunaires .

C'est la première fois que mon pays termine la collecte d'échantillons d'objets extraterrestres, et c'est aussi la première fois en 44 ans que les humains récupèrent de nouveaux échantillons lunaires.

La mission Chang'e-5 a réussi à récupérer des échantillons de sol lunaire dans la zone de latitude nord de 43,058° sur la lune. La latitude de ce site d'atterrissage est bien plus élevée que celle des missions Apollo et lunaire. latitude jusqu'à présent

. Les échantillons de sol lunaire obtenus par Chang'e-5 offrent de nouvelles opportunités pour l'étude de l'eau lunaire. 02,

Quelle est exactement « l'eau » découverte cette fois-ci ?

Étant donné que la Lune n'a presque aucune atmosphère pour protéger le rayonnement solaire, lorsque le soleil frappe la surface lunaire, la température peut monter jusqu'à 120 degrés Celsius. Dans un environnement à température aussi élevée, toute eau liquide s'évapore, donc les gens pensent qu'il est impossible

d'existerde l'eau liquide sur la lune. Alors quelle est l’eau découverte cette fois-ci ? Ce qu'il faut savoir, c'est que « l'eau » étudiée par les scientifiques n'est pas « l'eau » que boivent les gens. L'« eau » détectée par le spectromètre fait ici référence aux molécules d'eau ou aux groupes hydroxyles présents dans les minéraux, qui peuvent être converties en eau que nous buvons sous certaines conditions. Comment cette eau minérale a-t-elle été découverte ? Il s'est avéré que parmi le sol lunaire ramené par Chang'e-5, l'équipe de recherche scientifique de notre pays a sélectionné plus de 1 000 fragments minéraux de l'échantillon de sol lunaire CE5C0400. Parmi ces débris, les scientifiques ont découvert un cristal transparent prismatique en forme de plaque. Ce minéral lunaire inconnu a été nommé ULM-1

(minéral lunaire inconnu-1).

Photographie du monocristal ULM-1丨Référence source [1]

Les scientifiques ont utilisé divers instruments pour analyser la composition chimique de l'ULM-1. Il s'avère que dans ce minéral,

l'eau et l'ammonium se présentent sous forme d'hydrate avec la composition (NH4,K,Cs,Rb)

MgCl3·6H2O

. La formule moléculaire de cet hydrate contient jusqu'à

6 eaux cristallines, et le rapport massique des molécules d'eau dans l'échantillon atteint 41 %.

Pour garantir l’exactitude de cette découverte, les scientifiques ont également effectué des analyses chimiques et isotopiques rigoureuses du chlore. Les données de spectrométrie de masse des ions nanosecondaires montrent que la composition isotopique du chlore de ce minéral est très différente de celle des minéraux terrestres et correspond à celle des minéraux de la Lune. Les chercheurs ont également analysé la composition chimique et les conditions de formation du minéral, excluant en outre la la pollution terrestre ou les gaz d'échappement des fusées comme source de cet hydrate. Ce minéral est donc la véritable « eau lunaire ».

Rendu de la formation d'ULM-1 sur la lune丨Source : Institut de physique, Académie chinoise des sciences

La découverte de ce minéral hydraté révèle une forme possible de molécules d'eau sur la lune -

hydratée sel. Contrairement à la glace d'eau volatile, ​​cet hydrate est très stable dans les hautes latitudes de la lune (site d'échantillonnage de Chang'e 5). Cela signifie que Ce sel hydraté stable peut exister même dans les vastes zones ensoleillées de la lune.

03, D'où vient l'eau sur la lune ?

Malgré des recherches approfondies en laboratoire et des explorations par télédétection menées par de nombreux scientifiques, l'origine et la forme chimique de l'eau lunaire restent insaisissables. Les scientifiques suggèrent que

l'eau sur la Lune provient principalement de trois sources :

Vent solaire

Le vent solaire est un flux de particules chargées

composées de plasma et de particules de haute énergie sur le soleil. éjecté de la surface du soleil et se propage vers l’extérieur. Les ions hydrogène présents dans le vent solaire se combinent avec l'oxygène à la surface de la lune pour former des molécules d'eau ou des groupes hydroxyles. Ces ions hydrogène sont des particules chargées de haute énergie qui peuvent également pénétrer la surface lunaire et pénétrer à l'intérieur de la lune, se combinant avec l'oxygène des matériaux internes de la lune pour former des molécules d'eau. Cette méthode pourrait également être utilisée pour « produire » artificiellement de l’eau sur la Lune.

Des ions hydrogène à grande vitesse provenant de la surface du soleil sont injectés dans la surface de la lune et enrichis à la surface des particules du sol lunaire丨Référence de la source de l'image [5]

Impact de météorite

De nombreux

astéroïdes et les comètespassent par les Lunes, leurs impacts peuvent apporter de l'eau et d'autres matières volatiles. De plus, la température élevée générée lorsque les météores frappent la surface lunaire fera fondre le sol lunaire. Lors de telles activités naturelles, des températures élevées de plusieurs milliers de degrés sont souvent générées, ce qui est suffisant pour faire fondre le sol environnant et éventuellement former du verre-. comme du matériel. Une autre étude également de Chang'e 5 a montré que [6], ^{L'existence de telles billes de verre scellant l'eau sur la lune était causée par l'impact de petits corps célestes et de micrométéorites. La température élevée générée lors de l'impact a fait fondre le sol lunaire. , et après refroidissement progressif, des billes de verre contenant de l'eau se forment. Ces perles de verre sont appelées «} perles de verre à impact » et elles pourraient être les « mini-réservoirs » de la Lune.

Deux perles de verre à impact trouvées sur Terre ressemblent particulièrement à de l'obsidienne丨Source Network

Lune « eau locale »

Certains scientifiques pensent également qu'il y avait de l'eau lorsque la lune s'est formée. La Lune s'est formée il y a

4,5 milliards d'années, et de l'eau existait peut-être sur la Lune à cette époque. Par exemple, les scientifiques ont découvert des traces d'eau sur la structure du lac de cratère de la Lune, qui pourraient provenir de l'activité volcanique lors de sa formation. L'intérieur de la Lune peut désormais également contenir de l'eau, qui est libérée à la surface par l'activité volcanique et d'autres moyens.

Il existe également des théories selon lesquelles la lune est issue de la collision entre la terre et d'autres corps célestes. En dernière analyse, l'eau peut provenir de la terre. Réseau sourceLes trois sources ci-dessus peuvent conduire à. de l'eau sur la lune. Alors que l'eau lunaire découverte précédemment est généralement attribuée à des sources exotiques telles que le vent solaire, les comètes et les météorites, cette étude montre que l'eau contenue dans l'ULM-1 est plus probablement « l'eau locale » de la lune. La

plus grande stabilité thermique

de l'hexahydrate par rapport à la glace d'eau, qui, combinée à sa situation à haute latitude, peut aider à préserver l'eau moléculaire pendant de longues périodes sur la lune éclairée par le soleil.

Il convient également de mentionner que la structure cristalline et la composition de l'ULM-1 découverte cette fois sont similaires à un minéral rare de cratère découvert sur Terre ces dernières années. Sur Terre, le minéral est formé par l'interaction du basalte chaud avec des gaz volcaniques riches en eau et en ammoniac.

04, A quoi sert l'eau sur la Lune ?

Trouver de l'eau qui peut exister de manière stable sur la Lune offre de nouvelles possibilités pour le développement et l'utilisation des ressources lunaires à l'avenir.

Tout d’abord, l’eau est source de vie. Lorsque les astronautes effectuent des missions d’exploration de longue durée sur la Lune, ils ont besoin de beaucoup d’eau potable. Si des sources d’eau pouvaient être trouvées sur la Lune, le coût du transport de l’eau depuis la Terre serait considérablement réduit. De plus, cette eau peut être utilisée pour la culture des plantes et la production agricole. Planter des légumes, des cultures vivrières, etc. sur la base lunaire contribuera à atteindre une autosuffisance alimentaire partielle et à réduire les coûts et les risques liés au transport de la nourriture depuis la Terre. Concernant cette découverte, le chercheur Chen Xiaolong a déclaré : « Ce type de minéral hydraté est riche en ammonium. L'ammonium est un engrais azoté. Ce que nous utilisons sur terre est du bicarbonate d'ammonium. De plus, il y a aussi une petite quantité de potassium, qui est un "Cette découverte offre aux humains une grande possibilité de cultiver des plantes sur la Lune à l'avenir." De plus, grâce à électrolyse de l'eau, oxygène et hydrogène peuvent être produits. Les astronautes peuvent utiliser l'oxygène pour respirer, tandis que l'hydrogène peut être utilisé comme carburant pour soutenir le fonctionnement des rovers lunaires et d'autres équipements.

Imagination de la future base lunaire丨L'image est générée par l'IA

En bref, l'eau a de nombreuses applications importantes dans la construction de la future base lunaire. Si les humains veulent établir une base sur la Lune et y rester longtemps, ils doivent maximiser l’utilisation des ressources en eau sur la Lune. Bien sûr, l’eau sur la Lune n’est pas si facile à exploiter

, car la majeure partie de l’eau sur la Lune existe dans des environnements extrêmes,

extraire et traiter ces ressources en eau sera un énorme défi technique.

05, Conclusion

Les recherches sur l'eau lunaire sont loin d'être terminées. De l'avis des chercheurs scientifiques, confirmer l'existence de l'eau sur la Lune et estimer la quantité d'eau sont essentiels à la planification et à la construction de « stations de recherche scientifique lunaire » et de « villages lunaires ». Cette forme d'existence nouvellement découverte des molécules d'eau fournit également de nouvelles idées pour le développement et l'utilisation des ressources lunaires, et pourrait changer le modèle de développement des ressources lunaires à l'avenir. Selon le plan, les Chang'e-6 et Chang'e-7 lancés plus tard par notre pays continueront également à détecter le contenu et la répartition de l'eau de surface lunaire in situ et à l'échelle orbitale. Ces résultats de recherche fourniront également des données scientifiques. informations pour Chang'e-6 et Chang'e-7 Fournir un soutien pour la réalisation des objectifs.

La découverte de eau moléculaire à partir des échantillons de sol lunaire de Chang'e 5 est sans aucun doute une découverte importante et passionnante. Bien qu'il existe de nombreuses difficultés dans le développement des ressources en eau sur la Lune, nous pensons qu'avec les progrès continus de la science et de la technologie, nous aurons également une meilleure compréhension des ressources en eau sur la Lune, ce qui nous permettra de résider à long terme. et l'utilisation des ressources sur la lune à l'avenir.

Peut-être qu'un jour, nous pourrons vraiment vivre sur la lune, faire pousser des légumes et voir une lune verte.

L'image de couverture de l'article est générée par l'IA et n'est pas réelle. Références

[1]Jin, S., Hao, M., Guo, Z. et al. Preuve d'un minéral hydraté enrichi en molécules d'eau et d'ammonium dans l'échantillon lunaire Chang'e-5. Nat Astron(2024) ]Li, S., Lucey, PG, Milliken, RE, Hayne, PO, Fisher, E., Williams, JP, ... et Elphic, RC. Détections directes de la glace d'eau exposée en surface dans les régions polaires lunaires. , 2018), 2087.

[4]Honniball, C. I. et al. Eau moléculaire détectée sur la Lune éclairée par SOFIA 5, 121-127 (2021).

• [5] Jia. -Long Hao, Li, et al. Analyse isotopique du soufre NanoSIMS à l'échelle de 100 nm par technique d'imagerie, Frontiers in Chemistry, 11, (2023).

• [6]Honglei Lin et al., Détection in situ de l'eau sur la Lune par le Chang'E-5

  lander.Sci
.Adv.8,eabl9174(2022).
Des scientifiques ont découvert pour la première fois de l'eau moléculaire dans le sol lunaire retourné, Science Network
Des scientifiques chinois découvert sur la Lune Des minéraux riches en molécules d'eau ont été trouvés dans le sol, Voix de l'Académie chinoise des sciences

• Des minéraux riches en molécules d'eau ont été trouvés dans le sol lunaire, Groupe A02 de l'Institut de Physique, Académie Chinoise des Sciences

Cet article provient du compte public WeChat : Compte public WeChat (ID : null), auteur : Gongzi

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