Kami menemui air di tanah bulan untuk kali pertama Apakah sayur-sayuran yang akan anda tanam?

우리에게 가장 가까운 천체인 달은 수천 년 동안 인간의 관심을 받아 왔습니다. 물은 생명의 원천입니다. 달에 물이 존재하는지에 대한 질문은 수십 년 동안 과학자들을 혼란스럽게 했습니다. 최근 중국 창어 5호 임무에서 가져온 달 토양 샘플에서 중국과학원 물리학연구소 Chen Xiaolong 팀이 물 분자와 암모늄이 풍부한 광물 결정 을 발견했습니다. ——ULM-1 [ ^1] 이번 발견은 달에 물이 존재한다는 새로운 '확실한' 증거를 제공하며 미래 심우주 탐사의 무한한 가능성을 예고하며 우리에게 무한한 상상력을 선사합니다...

달에서 야채를 재배하는 우주비행사의 상상丨그림은 AI가 생성한 것입니다

01,

창어의 주요 발견 5

달에 물이 있나요?

이 문제는 수십 년 동안 과학자들을 당황하게 했습니다. 1969년에서 1972년 사이에 수집된 아폴로 샘플에 대한 연구에 따르면 달 토양에서는 수화 미네랄이 발견되지 않은 것으로 나타났습니다. 그 이후로 "달이 건조하다"는 것은 한때 달 과학[2]의 기본 합의가 되었습니다. ^{그러나 최근 몇 년간의 원격 탐사 및 직접 충돌 임무를 통해} 달에 물이 있을 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다

. 첫 번째는 달 극 근처

영구적으로 그늘진 분화구 에서 많은 수의 물 분자 [3] 를 감지한 것입니다. 이 물 분자는 보통 물얼음^{의 형태로 존재한다고 생각됩니다.}

달의 2층 영역에 있는 물얼음丨이미지 출처 참조 [2](왼쪽) 달의 북극과 남극에 물얼음(하늘색 점)이 포함된 위치. 기본 이미지의 회색조는 표면 온도를 나타냅니다. 색상이 어두울수록 더 차갑습니다. (오른쪽) 물 얼음이 포함된 세 영역의 반사 스펙트럼 예

또한 물 분자의 존재 징후가 발견되었습니다.

고위도 조명 지역

, 달의 물

이 얼음이 아닌 다른 형태로 존재할 수 있음을 보여주는 [4]. 그러나 달의 고위도 지역과 극지방의 샘플이 부족하여 물 분자의 존재에 대한 결정적인 증거는 아직 없습니다.

"Chang'e-5" 탐사선丨Source Network2020년 12월 17일 Chang'e-5 샘플 모듈이 내몽고 Siziwang Banner에 성공적으로 착륙하여 1,731g의 달 샘플을 가져왔습니다. .

우리나라가 외계 물체 샘플 수집을 완료한 것은 이번이 처음이고, 인류가 새로운 달 샘플을 채취한 것도 44년 만에 처음입니다.

창어 5호 임무는 달의 북위 43.058° 지역에서 달 토양 샘플을 성공적으로 채취했습니다. 이 착륙 지점의 위도는 아폴로 및 달 임무의 위도보다 훨씬 높습니다. 지금까지의 위도

. 창어 5호가 얻은 달 토양 샘플은 달 물 연구에 새로운 기회를 제공합니다. 02,

이번에 발견된 '물'은 정확히 무엇인가요?

달에는 태양 복사를 차단할 대기가 거의 없기 때문에, 태양이 달 표면에 닿으면 온도가 섭씨 120도까지 올라갈 수 있습니다. 이렇게 고온 환경에서는 액체의 물은 모두 증발하기 때문에 사람들은 달에 액체의 물이

존재하는이 불가능하다고 생각합니다. 그렇다면 이번에 발견된 물은 무엇일까? 당신이 알아야 할 것은 과학자들이 연구한 "물"은 사람들이 마시는 "물"이 아니라는 것입니다. 여기에서 분광계에 의해 검출된 "물"은 미네랄의 물 분자 또는 수산기를 말하며 특정 조건에서 우리가 마시는 물로 전환될 수 있습니다.

이 미네랄 워터는 어떻게 발견되었나요? 창어 5호가 가져온 달 토양 중 우리나라 과학 연구팀이 달 토양 샘플 CE5C0400에서 1,000개 이상의 광물 조각을 선별한 것으로 밝혀졌습니다. 이 잔해 중에서 과학자들은 각기둥 모양의 판 모양의 투명한 결정을 발견했습니다. 이 알려지지 않은 달 광물은

ULM-1(알려지지 않은 달 광물-1)으로 명명되었습니다.

ULM-1 단결정 사진丨출처 참조 [1]

과학자들은 다양한 장비를 사용하여 ULM-1의 화학적 조성을 분석했습니다. 이 광물에는 물과 암모늄이

(NH4,K,Cs,Rb)

MgCl3·6H2O 조성의 수화물로 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 이 수화물의 분자식에는 무려 6개의 크리스탈 워터가 포함되어 있으며, 샘플 내 물 분자의 질량 비율은 41%에 달합니다.

为了确保这一发现的准确性，科学家们还进行了严格的化学和氯同位素分析。纳米二次离子质谱数据表明，该矿物的氯同位素组成和地球矿物显着不同，与月球上的矿物相符。 研究人员还对该矿物化学成分和形成条件进行分析，进一步排除了地球污染或火箭尾气作为这种水合物的来源。因此，这种矿物就是货真价实的“月球水”。

ULM-1 在月球形成效果图丨图源中国科学院物理研究所

这种水合矿物的发现揭示了月球上水分子可能存在的一种形式 —— 水合盐。与易挥发的水冰不同，这种水合物在月球高纬度地区（嫦娥五号采样点）非常稳定。这意味着，即使在广阔的月球阳光照射区，也可能存在这种稳定的水合盐。

03、月球上的水从何而来？

尽管现在有很多科学家进行了广泛的实验室研究和遥感探索，月球水的起源和化学形式仍然难以捉摸。科学家提出，月球上的水主要有三个来源：

太阳风

太阳风是由太阳上的等离子体和高能粒子组成的带电粒子流，它不断从太阳表面喷出并向外传播。太阳风中的氢离子与月球表面的氧结合，形成了水分子或羟基。这些氢离子是高能带电粒子，它们也可以穿透月球表面并进入月球内部，与月球内部物质中的氧结合，形成水分子。这种方法同样可以用于人工在月球上“制造”水。

来自太阳表面的高速氢离子注入到月球表面并富集在月壤颗粒表层丨图源参考文献[5]

陨石撞击

许多小行星和彗星经过月球，它们的撞击可能会带来水和其它挥发性物质。另外，陨石撞击月球表面时产生的高温会熔化月壤，在此类自然活动中，往往会产生上千度的高温，这足以熔化周围的土壤，最终形成玻璃状物质。同样来自嫦娥五号的另一项研究表明 ^[6]，月球上存在着这种封存着水的玻璃珠，就是源于小天体以及微陨石的撞击，撞击中产生的高温熔化了月壤，并在逐渐冷却后，形成含有水的玻璃珠。这些玻璃珠被称为“撞击玻璃珠”，它们可能是月球的“迷你水库”。

两块在地球上发现的撞击玻璃珠，看起来特别像黑曜石丨图源网络

月球“本地水”

也有科学家认为，月球形成时就有水。月球形成于 45 亿年前，当时月球上可能就已经存在水了。例如，科学家发现月球的火山口湖结构上存在水的痕迹，而月球的火山口湖结构可能源自于形成时的火山活动。现在月球内部可能也含有水，这些水通过火山活动等方式释放到月球表面。

也有学说认为月球起源于地球和其他天体碰撞，这些水归根结底可能还是来自地球丨图源网络

以上三个来源可能都会导致月球上有水。虽然先前发现的月球水通常归因于太阳风、彗星和陨石等外来的来源，但是这项研究表明，这次发现的 ULM-1 中含的水更有可能是月球的“本地水”。与水冰相比，这种六水合物的热稳定性更强，再加上其高纬度位置，可能有助于在阳光照射的月球上很长时间地保存分子水。

另外值得一提的是，这次发现的 ULM-1 的晶体结构和组成与地球上近年来发现的一种稀有火山口矿物相似。在地球上，该矿物是由热玄武岩与富含水和氨的火山气体相互作用形成。

04, Apakah kegunaan air pada bulan?

Mencari air yang boleh stabil wujud di bulan memberikan kemungkinan baharu untuk pembangunan dan penggunaan sumber bulan pada masa hadapan.

Pertama sekali, air adalah sumber kehidupan Apabila angkasawan menjalankan misi penerokaan jangka panjang di bulan, mereka memerlukan banyak air minuman. Jika sumber air boleh didapati di bulan, kos pengangkutan air dari bumi akan berkurangan dengan banyak. Tambahan pula, air ini boleh digunakan untuk penanaman tanaman dan pengeluaran pertanian. Menanam beberapa sayur-sayuran, tanaman makanan, dll. di pangkalan bulan akan membantu mencapai sara diri makanan separa dan mengurangkan kos dan risiko mengangkut makanan dari bumi. Mengenai penemuan ini, penyelidik Chen Xiaolong berkata, "Mineral terhidrat jenis ini kaya dengan ammonium. Ammonium ialah baja nitrogen. Apa yang kita gunakan di bumi adalah ammonium bikarbonat. Selain itu, terdapat juga sejumlah kecil kalium, iaitu baja potash. "Penemuan ini memberikan kemungkinan besar untuk manusia menanam tanaman di bulan pada masa hadapan." Selain itu, melalui elektrolisis air, oksigen dan hidrogen boleh dihasilkan. Oksigen boleh digunakan oleh angkasawan untuk bernafas, manakala hidrogen boleh digunakan sebagai bahan api untuk menyokong operasi rover bulan dan peralatan lain.

Imaginasi pangkalan bulan masa depan丨Gambar dijana oleh AI

Ringkasnya, air mempunyai banyak aplikasi penting dalam pembinaan pangkalan bulan masa depan. Sekiranya manusia ingin mendirikan pangkalan di bulan dan tinggal di sana untuk jangka masa yang lama, mereka perlu memaksimumkan penggunaan sumber air di bulan. Sudah tentu, air di bulan tidak begitu mudah untuk dieksploitasi

, kerana kebanyakan air di bulan wujud dalam persekitaran yang melampau,

mengekstrak dan memproses sumber air ini akan menjadi cabaran teknikal yang besar.

05, Kesimpulan

Penyelidikan tentang air bulan masih belum selesai. Pada pandangan penyelidik saintifik, mengesahkan kewujudan air di bulan dan menganggarkan jumlah air adalah penting untuk perancangan dan pembinaan "stesen penyelidikan saintifik bulan" dan "kampung bulan". Bentuk molekul air yang baru ditemui ini juga menyediakan idea baharu untuk pembangunan dan penggunaan sumber bulan, dan mungkin mengubah model pembangunan sumber bulan pada masa hadapan. Mengikut perancangan, Chang'e 6 dan Chang'e 7 yang dilancarkan kemudian oleh negara kita juga akan terus mengesan kandungan dan taburan air permukaan bulan in situ dan skala orbital ini juga akan memberikan maklumat saintifik untuk Chang'e 6 dan Chang'e 7. Memberi sokongan untuk pencapaian matlamat.

Penemuan molekul air daripada sampel tanah bulan Chang'e 5 sudah pasti satu penemuan yang penting dan menarik. Walaupun terdapat banyak kesukaran dalam membangunkan sumber air di bulan, kami percaya bahawa dengan kemajuan sains dan teknologi yang berterusan, kami juga akan mempunyai pemahaman yang lebih baik tentang sumber air di bulan, yang akan memberikan kami kediaman jangka panjang dan penggunaan sumber di bulan pada masa hadapan.

Mungkin suatu hari nanti kita benar-benar boleh hidup di bulan, menanam sayur-sayuran, dan melihat bulan hijau.

Imej muka depan artikel dijana oleh AI dan bukan sebenar. Rujukan

[1]Jin, S., Hao, M., Guo, Z. et al. Bukti mineral terhidrat yang diperkaya dengan molekul air dan ammonium dalam sampel bulan Chang'e-5. Nat Astron(2024).

[2]Pasukan L S P E. Pemeriksaan awal sampel bulan daripada Apollo 12[J]. ]Li, S., Lucey, P. G., Milliken, R. E., Hayne, P. O., Fisher, E., Williams, J. P., ... & Elphic, R. C.. Pengesanan Langsung Ais Air Terdedah Permukaan di Kawasan Kutub Bulan , 2018) 2087 -Long Hao,Li,et al. Analisis isotop sulfur NanoSIMS pada skala 100 nm dengan teknik pengimejan, Frontiers in Chemistry, 11, (2023).

• [6]Honglei Lin et al., Pengesanan air dalam the Moon by the Chang'E-5

  lander.Sci
Adv.8,eabl9174(2022).
Para saintis menemui air molekul dalam tanah bulan yang dikembalikan buat kali pertama, Science Network
saintis
• ditemui di bulan Mineral yang kaya dengan molekul air ditemui di dalam tanah, Voice of the Chinese Academy of Sciences

• 月壤中发现富含水分子的矿物，中国科学院物理研究所 A02 组

本文来自微信公众号：微信公众号（ID：null），作者：公子

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