嫦娥五号月壤研究：发现水资源、新矿物及未来能源氦-3

嫦娥五号月壤研究：发现水资源、新矿物及未来能源氦-3

2020年12月17日，嫦娥五号成功从月球带回1731克月壤样品，这是中国首次获得地外天体返回样品。经过3年多的研究，科学家们在这些看似普通的月壤中发现了令人惊喜的“宝藏”——水资源。这一发现不仅揭示了月球的地质演化历史，更为未来月球基地建设和深空探索提供了重要参考。

月球上的水与地球上的液态水不同，主要以结合水、游离水等形式存在。中国科学院地球化学研究所科研团队通过红外光谱和纳米离子探针分析发现，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。

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。

在对月壤样本的研究中，科学家们还发现了一种新矿物——“嫦娥石”。这是一种磷酸盐矿物，呈柱状晶体，存在于月球玄武岩颗粒中。中核集团核工业北京地质研究院科研人员通过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”。

更令人惊喜的是，研究人员还发现了一种富含水分子和铵的未知矿物晶体——六水氯化镁铵（ULM-1）。这种矿物成分为(NH4,K,Cs,Rb)MgCl3·6H2O的水合物形式，其中含有大量的水分子和铵。尽管发现的并不是直接的液态水或冰，但该矿物中水分子的质量比高达41%——1吨矿物中约有410千克水分子，在加热条件下还能以水蒸气的形式逸出。

除了水资源，月壤中还蕴藏着另一种宝贵的资源——氦-3。作为潜在的核聚变燃料，氦-3被认为是一种未来的能源。有科学家估算，如果有100万吨的氦-3，就能为地球提供1万年的清洁能源支撑。

中核集团核工业北京地质研究院高级工程师李军杰介绍，氦-3在地球上储量极低，而月球上储量却极为丰富。通过对嫦娥五号月壤样品进行阶段升温提取氦-3的方式，科研人员确立了月壤氦-3的最佳萃取温度参数。这些关键科学数据为我国今后月球氦-3资源总量估算，以及氦-3资源的勘探开发提供了基础支撑。

嫦娥五号月壤样本的研究成果，不仅揭示了月球的地质演化历史，更为未来月球基地建设和深空探索提供了重要参考。通过研究月壤，许多月球奥秘正在揭开。专家表示，虽然发放月壤样品仅占采回样品的5%左右，但取得的科学研究成就涵盖了月球形成、演化、太空风化作用与机制以及资源利用等多个领域，推动了我国行星科学的发展，培养了行星科学研究的人才队伍，初步形成科学、技术、工程融合创新发展。

随着科技的进步和月球探测任务的持续深入，未来在月球上“种菜”的确有了更为接近的可能性，并帮助我们实现能源开发利用、行星研究以至人类在太空中的生存和发展开辟新的道路。