嫦娥五号带回月壤揭秘：水、新矿物与火山活动新发现

嫦娥五号带回月壤揭秘：水、新矿物与火山活动新发现

2020年12月17日，嫦娥五号探测器成功从月球带回1731克月壤样品，这是中国首次获得地外天体返回样品，标志着中国在月球探测领域迈出了重要一步。经过三年多的研究，这些珍贵的月壤样品已经揭示了月球的诸多奥秘，为未来的月球科研站建设和深空探测提供了重要线索。

嫦娥五号月壤样品采自月球的玄武岩单元，这些玄武岩是月幔形成的岩浆溢流到月表固化而成的岩石，它们记录着月球演化的密码。中国科学院地质与地球物理研究所研究员贺怀宇介绍，利用自主研发的超高分辨定年技术，我国研究团队测定嫦娥五号月壤样品玄武岩形成于20亿年前，将月球火山活动的结束时间推迟了约8亿年，并为撞击坑定年曲线提供了关键锚点，大幅提高了内太阳系星球表面撞击坑定年的准确度。

近10年来，诸多探测器和观测结果都表明月表普遍存在水（OH/H2O），两极含量高、赤道含量低，极区甚至有水冰，且随日照时间发生动态变化。科学家认为，太阳风、火山喷发、小行星和彗星都有可能是月表上水的重要来源。但是，由于缺乏直接的样品分析证据，月表水的成因和分布一直存在争议。

中国科学家对嫦娥五号月壤样品的最新研究显示，月表中纬度区域太阳风在月壤颗粒表层中注入的水比以往认为的更多，而月球高纬度区域可能含有大量具有利用价值的水资源。

研究人员通过氢与氘的比值分析证明，嫦娥五号月壤颗粒的最表层的水都是由太阳风高速注入月球表面的。科研人员分析发现，从太阳发射出的氢离子平均速度达到每秒450公里，它们就像子弹一样打入月壤颗粒的表层。

通过红外光谱和纳米离子探针分析，中国科学院地球化学研究所科研团队发现，嫦娥五号矿物表层中存在大量的太阳风成因水，根据估算，太阳风质子注入为嫦娥五号月壤贡献的水含量至少为179ppm（浓度单位），相当于每吨月壤中至少含有170克的水。

研究团队基于再加热实验分析结果，对不同温度下月壤颗粒中氢的保存开展了数值模拟，结果显示太阳风成因水可在月表中、高纬度地区得到较好保存。该研究证实了月表矿物是水的重要储库，为月表中纬度地区水的分布提供了重要参考。

这一发现对于未来月球水资源的利用具有重要意义。中国计划在月球南极建科研站，研究表明月球南极区域的水含量，可能比人们以往认为的还要多，而且这些月壤中的水通过粒度分选和加热，比较容易开采利用。

从嫦娥五号月壤中，中核集团核工业北京地质研究院科研人员还“挖”到了“嫦娥石”。“嫦娥石”是一种磷酸盐矿物，呈柱状晶体，存在于月球玄武岩颗粒中。

据介绍，中核集团核工业北京地质研究院月球样品研究团队，通过X射线衍射等一系列技术手段，在14万个月球样品颗粒中，分离出一颗粒径约10微米大小的单晶颗粒，并成功解译其晶体结构。经国际矿物学会（IMA）新矿物命名及分类委员会（CNMNC）投票通过，确证为一种新矿物，并被命名为“嫦娥石”。

“嫦娥石”是人类在月球上发现的第六种新矿物，我国也成为世界上第三个在月球发现新矿物的国家。

在深空探测领域，我国计划2025年前后发射天问二号，开展小行星探测任务；2028年前后发射天问三号，开展火星采样返回任务；2030年前后发射天问四号，开展木星系探测任务。

国际月球科研站是中国联合各国，在月球表面、月球轨道和地面建设月地联通的，长期自主运行、短期有人参与，可拓展、可维护的综合性科学实验设施，可长期持续开展多学科、多目标、大规模的科学和技术活动。截至目前，10余个国家（国际组织）和40余个国际科研机构加入国际月球科研站合作建设的大家庭。

中国深空探测重大专项总设计师吴艳华介绍，国际月球科研站建设将分为基本型和拓展型两个阶段：在2035年前，形成功能和要素基本齐备的月基综合性科研平台；在2050年前，建成以月球轨道站为枢纽，以月球南极站为中心，以月球赤道、月球背面为探测节点的月球综合站网。