石墨烯、嫦娥石……中國科研人員在月壤中獲得這些研究成果香港新聞網6月26日電 嫦娥六號月球探測器從月球背面獲得的寶貴樣品跟隨返回艙於25日成功降落在四子王旗預定區域。這是人類首次從月球背面獲得的月球樣品，科學家希望通過對它們的細緻分析，能解開關於月球形成的歷史以及為何月球正面與背面存在明顯差異之謎。 環球網援引香港《南華早報》此前評論稱，至今我們對月球背面的瞭解僅限於來自遙感數據，嫦娥六號帶回的樣本不僅將提供有關月球上已知最大、最古老的撞擊盆地的時間基本信息，而且還將提供月球另一半的月殼組成，甚至可能是月殼下面更深的月幔物質。
6月25日拍攝的嫦娥六號返回器回收現場。新華社圖片 月壤中包含這些特殊成分 不要小看這些月球樣品中隱藏的重要信息。據記者瞭解，此前嫦娥五號於2020年12月17日從月球正面帶回1731克月壤樣品，累計向中國國內131個研究團隊發放7批次共85.48克科研樣品。雖然發放月壤樣品僅佔采回樣品的5%左右，但取得的科學研究成就涵蓋了月球形成、演化、太空風化作用與機制以及資源利用等多個領域。 例如《國家科學評論》期刊6月17日發表的論文顯示，吉林大學鄒猛教授、張偉教授、李秀娟正高級工程師及中國科學院金屬研究所任文才研究員等通過對嫦娥五號鑽采岩屑月壤的觀察分析，首次發現天然形成的少層石墨烯。石墨烯以其新奇的物理現象和非凡的特性，在包括行星和空間科學在內的廣泛領域發揮著越來越重要的作用。 據估計，星際碳總量中約1.9%是以石墨烯的形式存在，其形態和性質由特定的形成過程決定，因此天然石墨烯的組成和結構特征將為星體的地質演化和月球的原位資源利用提供重要的參考和信息。 從嫦娥五號月壤中，中核集團核工業北京地質研究院科研人員還“挖”到了“嫦娥石”。據介紹，中核集團核工業北京地質研究院月球樣品研究團隊，通過X射線衍射等一系列技術手段，在14萬個月球樣品顆粒中，分離出一顆粒徑約10微米大小的單晶顆粒，并成功解譯其晶體結構。
“嫦娥石”理想晶體圖。中核集團核地研院圖片 經國際礦物學會（IMA）新礦物命名及分類委員會（CNMNC）投票通過，確證為一種新礦物，并被命名為“嫦娥石”。“嫦娥石”是人類在月球上發現的第六種新礦物，中國也成為世界上第三個在月球發現新礦物的國家。 核地研院的研究團隊還首次成功獲得嫦娥五號月壤樣品中氦-3的含量和提取參數。氦-3一直被視為未來重要的清潔聚變資源之一，而月球則是儲存氦-3的天然“倉庫”。月球由於缺少大氣層保護，常年受太陽風吹拂，月壤中含有大量的氦-3資源，且月壤中的鈦鐵礦對氦-3有較好的儲存作用。種種因素都使得在地球上稀缺的氦-3，在月球上卻儲量驚人。 對嫦娥五號月壤樣品中氦-3含量及最佳提取參數的測定，將為中國後續對月球氦-3資源的遙感預測、總量估算、未來開發和經濟評價提供基礎科學數據。 修正月球熱演化模型 “嫦娥五號著陸區是月球最年輕的玄武岩單元之一，此前研究推測這一區域的年齡為10億至30億年，但這種推測方法存在極大的不確定性。”中國科學院地質與地球物理研究所研究員賀懷宇介紹，利用自主研發的超高分辨定年技術，中國研究團隊測定嫦娥五號月壤樣品玄武岩形成於20億年前，將月球火山活動的結束時間推遲了約8億年，并為撞擊坑定年曲線提供了關鍵錨點，大幅提高了內太陽系星球表面撞擊坑定年的準確度。 除了月球岩漿活動停止的確切時間外，月球最晚期岩漿活動的成因也一直是未解之謎。以前科學界存在兩種可能的解釋：岩漿中富含放射性元素以提供熱源，或富含水以降低熔點。 然而，中國對月壤的最新研究卻排除了這兩種主流觀點。研究人員發現，嫦娥五號月壤樣品中的玄武岩初始熔融時并沒有富集鉀、稀土元素、磷的“克里普物質”，這一結果否定了初始岩漿熔融熱源來自放射性生熱元素的假說。 對於岩漿是否富含水，研究發現，月幔的水含量僅為1-5微克/克，也就是說，月幔非常的“干”。基於以上研究，中國科學家提出新的年輕火山形成機制和月球熱演化模型，并對未來的月球探測和研究提出了新的方向和啟示。 國際學術期刊《自然》發表評述文章指出，“嫦娥五號任務在過去從未涉足的月球表面，帶回了迄今為止采集到的最年輕火山岩樣品，這些岩石的研究結果表明非常有必要修正已有的月球熱演化模型”。 發現月球水資源高於預期 月球是否存在水、能否為人類航天活動所用，一直是科學家關心的話題。儘管美國和蘇聯此前獲得的月球樣品中也發現了水的存在，但含量很低，而且受當時技術條件的影響，無法排除這些月壤返回地面後接觸水蒸氣的可能性。 而中國科學家對嫦娥五號月壤樣品的最新研究顯示，月表中緯度區域太陽風在月壤顆粒表層中注入的水比以往認為的更多，而月球高緯度區域可能含有大量具有利用價值的水資源。 中國研究人員通過氫與氘的比值分析證明，嫦娥五號月壤顆粒的最表層的水都是由太陽風高速注入月球表面的。科研人員分析發現，從太陽發射出的氫離子平均速度達到每秒450公里，它們就像子彈一樣打入月壤顆粒的表層。 通過紅外光譜和納米離子探針分析，中國科學院地球化學研究所科研團隊發現，嫦娥五號礦物表層中存在大量的太陽風成因水，根據估算，太陽風質子注入為嫦娥五號月壤貢獻的水含量至少為179ppm（濃度單位），相當於每噸月壤中至少含有170克水。這一發現對於未來月球水資源的利用具有重要意義。 此外，中國科學家還發現，月壤中的一些活性化合物具有良好的催化性能。據介紹，嫦娥五號月壤樣本主要來自月球表面的玄武岩，富含鐵、鈦等元素，而這些是人工光合成中常用的催化劑成分。研究團隊以其為催化劑，以水和二氧化碳為原料，在模擬太陽光的照射下，成功生成氧氣、氫氣、甲烷和甲醇。 【編輯：凌玉辉】
|
