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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)中心等單位的科研團(tuán)隊(duì)基于嫦娥五號(hào)所攜帶“月球礦物光譜分析儀”探測(cè)的數(shù)據(jù)研究獲得了月球表面原位條件下的水含量。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)-進(jìn)展》雜志上。
作為離地球最近的天體，月球在人類宇宙探索歷程中有著非常重要的地位。無(wú)數(shù)科幻作品都曾想象在月球上建立人類基地，美國(guó)航空航天局更是計(jì)劃將這一幻想變成現(xiàn)實(shí)，通過(guò)“阿爾忒彌斯計(jì)劃”在月球表面建立一個(gè)長(zhǎng)期生存基地作為人類探索火星的前哨站。而人類能否在月球上長(zhǎng)期生存，月球上有沒(méi)有水存在是一個(gè)有著關(guān)鍵影響的因素。水不僅能飲用，還可以分解成氫氣和氧氣，其中氫氣可以作為火箭燃料，氧氣則可用于呼吸。
“阿波羅計(jì)劃”使人類登上月球并獲得了大量月球樣品，而無(wú)論是通過(guò)留在月球表面的儀器檢測(cè)還是直接檢測(cè)待會(huì)地球的樣品都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)水的存在。因此，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，人們都認(rèn)為月球上不存在水分。
隨著探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，光譜儀開始成為月球探測(cè)的主要工具。2008年印度“月船一號(hào)”發(fā)射，在月球環(huán)繞軌道運(yùn)行將近一年。其搭載的月球礦物繪圖光譜儀在月球上發(fā)現(xiàn)了水存在的痕跡，并且緯度越高，水含量越大。后續(xù)“卡西尼號(hào)”、“深度撞擊號(hào)”等探測(cè)器都利用光譜儀了驗(yàn)證月球上存在水分。然而這些探測(cè)都不是在月球表面近距離進(jìn)行的。
2020年我國(guó)月球探測(cè)器嫦娥五號(hào)發(fā)射并成功著陸月球。著陸后，嫦娥五號(hào)在完成月球鉆取采樣及封裝的同時(shí)，也利用攜帶的月球礦物光譜分析儀對(duì)采樣區(qū)月表目標(biāo)進(jìn)行光譜探測(cè)和分析。月球礦物光譜分析儀采用聲光可調(diào)濾光器作為分光器件，實(shí)現(xiàn)了0.45-0.95μm成像光譜探測(cè)，0.9-3.2μm光譜測(cè)量，可對(duì)月表采樣約3m×3m區(qū)域進(jìn)行多光譜擺掃成像與機(jī)械臂采樣點(diǎn)的全光譜精細(xì)光譜成像測(cè)量。
通過(guò)對(duì)月球礦物光譜分析儀測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)分析，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)嫦娥五號(hào)采樣區(qū)的水含量在120 ppm以下，而巖石中的水含量約為180 ppm。相當(dāng)于1噸月壤中大約有120克水，1噸巖石中大約有180克水。這些水以水分子或羥基的形式存在，需要通過(guò)加熱才能得到液態(tài)水。
嫦娥五號(hào)帶來(lái)的突破不僅只是通過(guò)月表原位探測(cè)發(fā)現(xiàn)月球有水，還在于其帶回的月球樣品對(duì)于研究月表水分分布、來(lái)源等問(wèn)題有著顯著幫助。據(jù)研究人員分析，月壤中的水主要來(lái)自太陽(yáng)風(fēng)與月球表面的撞擊，而巖石比月壤多出來(lái)的水可能來(lái)自月球內(nèi)部。
目前，對(duì)于月球水分的研究仍處于起步階段，離支持月球基地建設(shè)還有很長(zhǎng)一段距離。接下來(lái)，嫦娥六號(hào)、嫦娥七號(hào)將在嫦娥五號(hào)科研成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)從原位和軌道兩個(gè)方面探測(cè)月表水的含量和分布。
(原標(biāo)題：嫦娥五號(hào)實(shí)錘月表有水 光譜儀再立新功)
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