科技日報記者 陸成寬

月球上的水從哪里來？又是如何保存和變化的？這不僅是理解月球演化的關(guān)鍵，也對未來開發(fā)利用月球資源具有重要意義。記者1日從中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心獲悉，通過分析嫦娥五號月球樣品中的鈦鐵礦顆粒，我國科研人員首次揭示鈦鐵礦在月表水分布與存儲中的“雙重作用”。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然-通訊》雜志。

太陽風(fēng)注入的氫（H）是月表水的重要來源。以往對嫦娥五號月壤中橄欖石、輝石等硅酸鹽礦物的分析發(fā)現(xiàn)，這些礦物表層水含量很高，且主要來自太陽風(fēng)。但近期有遙感觀測顯示，月表水的分布似乎與鈦的含量有關(guān)：低鈦區(qū)域含水量通常高于高鈦月海玄武巖區(qū)域，且富鈦區(qū)域水的日變化更明顯。這一現(xiàn)象在科學(xué)界引發(fā)了不小的爭議。

“為了厘清這一問題，我們對嫦娥五號月壤中挑選出的11顆鈦鐵礦顆粒展開精細分析。結(jié)果顯示，這些顆粒表層確實含有水，其氫同位素特征表明它們的確來自太陽風(fēng)?！闭撐牡谝蛔髡?、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心副研究員徐于晨告訴記者，但與硅酸鹽礦物中的高含水量相比，鈦鐵礦中的水明顯偏少。

為什么同樣暴露在太陽風(fēng)下，鈦鐵礦的“存水”能力卻較差？通過高分辨率透射電鏡觀察，研究人員發(fā)現(xiàn)鈦鐵礦在太陽風(fēng)輻照下會產(chǎn)生大量囊泡、晶格缺陷和納米金屬鐵。“尤其值得注意的是，其囊泡結(jié)構(gòu)比硅酸鹽礦物發(fā)育得更顯著。這些囊泡中檢測到了氦，卻沒有水分子或羥基，這說明水可能難以在其中穩(wěn)定保存?！毙煊诔空f。

“出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是，鈦鐵礦中的鐵-氧和鈦-氧化學(xué)鍵較弱，雖然更容易與太陽風(fēng)中的氫結(jié)合生成水，但同時也會形成大量囊泡結(jié)構(gòu)?！毙煊诔窟M一步解釋道，“當(dāng)囊泡內(nèi)氣壓過高時，反而會導(dǎo)致水的逃逸。加之月球表面晝夜溫差大、微隕石撞擊頻繁，會促使水分子從鈦鐵礦中擴散逃逸?！?/p>

論文通訊作者、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員田恒次表示，這一發(fā)現(xiàn)成功解釋了為什么月球上高鈦區(qū)域水的日變化更顯著：鈦鐵礦一邊高效“造水”，一邊卻難以“保水”。這項研究不僅深化了對月球水循環(huán)的理解，也為未來月球探測和原位水資源利用提供了重要參考。

（受訪者供圖）