尽管表面看起来如此，但月球是一个 拥有水的世界。月球表面散布着水分子，遍布土壤之中。它们的起源长期以来一直令科学家们感到困惑，但发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS) 上的一篇 新论文 深入研究了月球水合作用的起源，认为它可能来自多种来源的复杂组合。
“这是揭示月球水来源的一个重大进步，”该研究的作者之一、布鲁塞尔自由大学 (VUB) 的研究员 Maxwell Thiemens 在一份 新闻稿 中说。“我们的数据显示，月球继承了可以追溯到地球形成时期的水，随后彗星也提供了后来的贡献，从而形成了我们今天看到的这些水源。”
月球上的水分子
天文学家曾经认为月球是一个没有水的世界。但最近的月球任务和月球分析表明，水分子散布在月球表面，无论以冰冻还是未冰冻的状态存在，它们混杂在土壤中，藏在火山玻璃和矿物颗粒里，并集中在微小的颗粒中。
例如，在 2008 年，科学家们在阿波罗任务的土壤样本中发现了水的迹象。2018 年，他们证实月球的阴影区域（包括温度降至零下 410 华氏度的陨石坑）发现了冰，并在 2020 年证实了阳光照射的区域也发现了冰。尽管月球上的水量相对较少——美国宇航局的平流层红外天文台 (SOFIA) 估计月球表面比撒哈拉沙漠干 100 倍——但月球比最初想象的要湿润得多。
但这些水是从哪里来的呢？一种理论认为，彗星，也就是围绕太阳运行的宇宙雪球，撞击了月球，将它们的水带到了月球表面。另一种理论认为，太阳风，包括来自太阳的氢流，与月球表面的氧气发生相互作用，转化为水。
为了验证这些理论，研究人员分析了阿波罗任务的几份土壤样本中的水。通过分析样本中的同位素，他们推断月球上的水可能首先起源于与地球非常相似的物质，其次起源于与彗星相似的物质。
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溯源同位素特征
通过分步加热评估样本的同位素组成，研究人员发现了在 顽火橄榄石球粒陨石 中发现的氧同位素，据推测，这些陨石是由构成地球并为其提供水的相同物质形成的。将样本加热到 122 华氏度、302 华氏度和 1,832 华氏度后，他们还发现了在彗星中发现的氧同位素。
根据研究人员的说法，这些发现表明月球上的水可能来自多种来源：首先，来自可能构成地球的物质；其次，来自构成彗星的物质。
除了这些表明月球上的水来自地球和彗星类来源的混合物之外，分析还发现了挑战太阳风贡献的同位素特征。因此，这些同位素迹象削弱了月球上的水是通过与太阳风相互作用而在月球上形成的理论。
研究人员表示，他们的发现为了解月球的形成提供了重要的见解，并阐明了地球饱和的表面与其卫星干旱表面之间的联系。他们还表示，这些发现可能会影响未来的月球任务，并为维持月球上永久存在的计划提供信息。
“这些数据不仅增强了我们对月球过去的理解，也为未来的太空探索和资源利用铺平了道路，”Thiemens 在新闻稿中说。“这些发现应该重新定义我们对水作为长期月球栖息地资源的看法。”
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NASA。月球水和冰
PNAS。月球水的三重氧同位素揭示了本土和彗星的遗产
VUB Press。 VUB 研究揭示了月球水的起源及其与地球早期历史的联系
Science。地球的水可能继承自与顽火橄榄石球粒陨石相似的物质
