(資料圖)
月表水的來源與分布一直是國際上爭論和研究的熱點問題。近年來，遙感光譜探測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，月表水（OH/H2O）的含量可能與緯度存在正相關，指示月表水是由太陽風發(fā)射的H離子高速注入月球表面形成的。針對月表水的含量、成因和空間分布這些重要科學問題，中國科學院國家空間科學中心和地質(zhì)與地球物理研究所聯(lián)合團隊，對嫦娥五號月壤樣品開展實驗研究。
聯(lián)合團隊從兩份表取月壤中選取了17個顆粒，包括硅酸鹽礦物（橄欖石、輝石、長石）和玻璃，利用納米離子探針-透射電鏡分析技術(shù)對月壤顆粒進行了H含量和同位素分析以及微觀結(jié)構(gòu)研究。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號月壤顆粒的最表層（~100nm）具有很高的H含量（意味著具有很高的水含量）和極低的D/H同位素比值，證明其來自太陽。根據(jù)測定的H含量以及月壤樣品的粒徑分布，估算的嫦娥五號著陸區(qū)太陽風來源水為46ppm，與遙感結(jié)果一致。
科研團隊選取了其中一部分特征顆粒在180℃烘箱中加熱了28小時，然后再用納米離子探針分析。加熱分析結(jié)果顯示，太陽風注入的H在顆粒表層可以穩(wěn)定保存。研究團隊基于加熱實驗分析結(jié)果，對不同溫度下月壤顆粒中H的保存開展了數(shù)值模擬，結(jié)果顯示太陽風成因水可在月表中、高緯度地區(qū)可以得到較好的保存。
基于嫦娥五號礦物和玻璃中發(fā)現(xiàn)的、具有不同形狀分布的H含量深度剖面結(jié)果，結(jié)合阿波羅已有的實驗數(shù)據(jù)，聯(lián)合團隊構(gòu)建了太陽風H注入和加熱擴散丟失的動態(tài)平衡模型。該模型預測高緯度區(qū)域月壤顆粒表層含有很高的太陽風成因水。同時，基于該模擬結(jié)果，估算出的高緯月表水含量與遙感結(jié)果類似。
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