日前，中国科学家

在嫦娥五号带回的月球样本中

发现了月球上一种富含水分子

和铵的未知矿物晶体——ULM-1

标志着科学家首次

在返回的月壤中发现了分子水

揭示了水分子和铵在月球上的真实存在形式

图源：人民网科普

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这次发现的“水”是什么？

由于月球几乎没有大气层对太阳辐射的屏蔽作用，当太阳照射到月球表面时，温度可以升高至120摄氏度。在这样的高温环境下，任何液态水都会蒸发殆尽，所以人们认为月球上是不可能存在液态水的。

那么这次发现的水是什么呢？需要知道的是科学家研究的“水”并不是人们喝的“水”。这里光谱仪所探测到的“水”，指的是矿物里的水分子或者羟基，在一定条件下才能转化为我们喝的水。这个矿物水是怎么被发现的呢？

我国科学家在嫦娥五号带回的月球样本中发现了月球上一种富含水分子和铵的未知矿物晶体——ULM-1。

月球含水矿物晶体照片。图源：央视新闻

ULM-1的分子式中含有多达6个结晶水，水分子在样品中的质量比高达41%。从晶体的红外光谱和拉曼光谱上，均可以清晰观察到源于水分子和铵的特征振动峰。

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著不同，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的照片和成分组成。图源：中国科学院物理研究所

“与易挥发的水冰不同，ULM-1这种水合矿物非常稳定。ULM-1的发现意味着，月球上即使在广阔的阳光照射区，也可能存在稳定的水合盐。这为未来月球资源的开发和利用提供了新的可能性。”中国科学院物理研究所研究员陈小龙说。

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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：

01

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。图源参考文献：Jia-Long Hao,Li,et al. NanoSIMS sulfur isotopic analysis at 100 nm scale by imaging technique, Frontiers in Chemistry, 11, (2023)

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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。有研究表明，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。图源网络

03

月球“本地水”

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。图源网络

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月球上的水有什么用？

专家称，新发现的这种水合矿物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。这为未来月球资源的开发和利用提供了新的可能性。

月球表面含水矿物形成效果图。图源：中国科学院物理研究所

这次发现的水合矿物中不仅富含水分子还富含铵，甚至有少量钾，如果未来在月球上能找到大量这类水合矿物，有望为人类开发利用月球资源提供更多可能性。

研究人员陈小龙表示，“这类水合矿物中富含铵，铵是一种氮肥，我们地球上用的是碳酸氢铵。除此之外还有少量的钾，钾属于钾肥，这个发现为今后人类在月球上种植作物提供很大的可能性。”

这个发现的意义远不止种菜。月球上的水是人类在月球建设长期基地和进行资源开发的重要依据。水是生命之源，不仅是维持生命的必需品，也可以通过电解产出氧气和氢气，为人类在月球上的生活和工作提供气体保障和燃料资源。

总之，水在未来的月球基地建设中具有多方面的重要应用。如果人类要在月球上建立基地并长期停留，就需要将月球上的水资源最大化地利用起来。当然，月球上的水并不那么容易被开发，因为月球上的水大多存在于极端环境下，提取和加工这些水资源将是一个巨大的技术挑战。

科学家首次在月壤中

发现分子水的消息无疑让

我们对月球的探索充满了新的期待

在广州青少年科技馆

一个与月球、登月、未来科学相关的

实景展览——“奔