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光譜儀帶你近距離了解月球上的“生命之源”
2022年01月10日 15:30:21
來(lái)源：儀表網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5947
月球上有水嗎？來(lái)自嫦娥五號(hào)攜帶的“月球礦物光譜分析儀”顯示，1噸月壤中大概約有120克“水”。但光譜儀所探測(cè)到的“水”指礦物里的水分子或者羥基，在一定條件下才能轉(zhuǎn)化為我們喝的水。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】導(dǎo)讀：月球上有水嗎？來(lái)自嫦娥五號(hào)攜帶的“月球礦物光譜分析儀”顯示，1噸月壤中大概約有120克“水”。但光譜儀所探測(cè)到的“水”指礦物里的水分子或者羥基，在一定條件下才能轉(zhuǎn)化為我們喝的水。
仰望星空，“月球上到底有沒(méi)有水”的問(wèn)題引發(fā)人類(lèi)極大的好奇心，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的科學(xué)爭(zhēng)論已持續(xù)半個(gè)多世紀(jì)。2020年12月1日，嫦娥五號(hào)探測(cè)器在月球風(fēng)暴洋北部地區(qū)著陸，隨后返回1731克月球樣品。月球礦物光譜分析儀獲取了月表的光譜數(shù)據(jù)。
實(shí)際上，光譜儀是靠發(fā)現(xiàn)羥基或者水分子的明顯吸收特征來(lái)測(cè)量水。通過(guò)分析3微米附近的光譜特征，就可以識(shí)別月表水并獲得水含量。
和普遍意義上的液態(tài)水不同，光譜儀在月面探測(cè)到的“水”都藏在巖石中，水分子代表稍微加熱就可以跑出來(lái)的“結(jié)合水”，羥基則代表需要較高溫度才能析出的“結(jié)構(gòu)水”。而目前獲得的月球光譜遙感數(shù)據(jù)波段覆蓋范圍還無(wú)法區(qū)分這兩種存在形式。
為獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，科研人員對(duì)光譜儀進(jìn)行了熱校正。“月表溫度在當(dāng)?shù)卣缟踔習(xí)^(guò)100攝氏度，高溫使月壤產(chǎn)生的熱輻射會(huì)改變光譜形態(tài)，掩蓋水的特征，因此對(duì)光譜進(jìn)行熱校正是研究月表水的關(guān)鍵。
嫦娥五號(hào)光譜儀對(duì)采樣區(qū)約2米見(jiàn)方的區(qū)域進(jìn)行了光譜觀測(cè)，觀測(cè)對(duì)象除了月壤之外還有一塊沒(méi)有帶回來(lái)的巖石。數(shù)據(jù)分析結(jié)果為月球上真的存在水增加了新的確鑿證據(jù)：嫦娥五號(hào)采樣區(qū)的水含量在120 ppm(百萬(wàn)分之120)以下，而巖石中的水含量約為180 ppm。
科研人員分析，月壤中的水絕大部分源自太陽(yáng)風(fēng)“帶貨”。太陽(yáng)風(fēng)里有很多氫，轟到月面與月壤里的氧結(jié)合形成了羥基或者水分子和月壤中120ppm水含量相比，巖石中仍多出來(lái)60ppm的水，多出來(lái)的水又來(lái)自哪里？科研人員推測(cè)巖石是來(lái)自于比嫦娥五號(hào)著陸點(diǎn)本地玄武巖更古老的區(qū)域，多出來(lái)的水可能代表了月球內(nèi)部水。
嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)將在原位和軌道尺度繼續(xù)探測(cè)月表水的含量、分布，這項(xiàng)研究成果也將為嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)的科學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供支撐。嫦娥五號(hào)是目前唯一一次既返回樣品又獲取到月表原位光譜的任務(wù)，樣品能夠詳細(xì)的分析水在月壤顆粒中的分布、存在形式，并可利用同位素示蹤來(lái)源，而原位光譜可以與軌道遙感建立聯(lián)系，能夠研究月表水的全球性分布和時(shí)間變化特征。
月球水研究遠(yuǎn)未結(jié)束。在科研人員們看來(lái)，證實(shí)月球上存在水并估算水量對(duì)“月球村”“月球科研站”的規(guī)劃和建設(shè)至關(guān)重要。本研究由中科院地質(zhì)地球所行星科學(xué)團(tuán)隊(duì)與上海技術(shù)物理研究所、國(guó)家空間科學(xué)中心、夏威夷大學(xué)、南京大學(xué)合作完成。
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