中國探月新發現！
月球特定區域富含水資源，可開發利用那種。
該成果來自國家空間科學中心（NSSC）和中國科學院（CAS）地質與地球物理研究所組成聯合研究團隊。
通過對嫦娥五号樣本的研究，他們發現了太陽風在月球表面産生水的證據。
團隊領導者林楊挺進一步闡釋——他們的研究表明，月球南極區域的水含量可能比人們以往認為的還要多，且比較容易開采利用。
鑒于中國已有計劃在月球南極建立科研站，該發現有着重要意義。
目前，該研究剛被國際權威學術期刊《美國國家科學院院刊》收錄發表，新華社、Interesting Engineerin 等媒體也均有介紹。
所以，研究者如何得出上述結論？
為什麼此前美國和蘇聯探月任務沒得出該成果？
下面展開講講。
證明太陽風帶來了水
之前研究中，科學家們已經發現月表有水，并認為太陽風、火山噴發、小行星和彗星均可能是重要來源。
但是，上述哪個來源更重要？這些水又是如何保存下來的？尚無明确答案。
此次研究者們針對上述問題，從兩份嫦娥五号月表樣品中，選取了 17 個月壤顆粒，其成分包括矽酸鹽礦物（橄榄石、輝石、長石）和石英。
需要明确的是，此番研究者們所說的水，并非通常所說的液态水，而是月壤中的 " 結構水 "，主要以羟基形式存在于礦物中，加熱是從中獲取液态水的常見方式之一。
在具體研究過程中，由于水的主要組成元素是氫，研究者一般用氫含量表示水含量。
他們先對樣本進行二次電子成像及透射電子顯微分析（TEM），發現輝石、橄榄石等物質表層有明顯太陽風造成的損傷區，厚度在 60-85nm。
針對不同礦物，他們繼續由表及裡，利用納米離子探針，結合最新研發的超高空間分辨的深度剖面分析技術，分析了氫及同位素的含量。
結果顯示，斜長石、輝石等表面有太陽風損傷的礦物，其氫元素含量也大緻集中在損傷區域（下圖為灰色），在礦物内部越深的區域，氫元素含量越少。到了礦物表面 300nm 以下，幾乎氫元素含量趨于穩定。
這印證了大量氫元素與太陽風有直接關系。
由于太陽風中氘含量極低，研究者繼續通過分析樣本中氘的比例，探究大量氫元素的來源。
結果發現，相關數值 δ D 大約在− 908 ± 12 ‰至− 992 ± 6 ‰之間，對比球粒隕石 ( − 230 ~ + 1000 ‰ ) ( 39,40 ) 、彗星 ( − 100 ~ + 3175 ‰ ) ( 39,41 ) 和月球内部儲層 ( 0 ± 200 ‰ ) ( 42-44 ) 樣本，該數值有顯著不同，說明了氘同位素所含比例極低。
研究者認為，這證明了這些水都是由太陽風高速射入月球表面的。
那麼，為什麼之前探月任務沒發現該現象？
研究者又對比之前阿波羅任務中的樣本不同深度的含氫量。明顯看出，嫦娥五号所得樣本，土壤表層氫元素含量（藍線）高于之前探月任務。
團隊猜測，此次與之前收集樣本緯度不同，造成了這一現象。
為此，他們基于樣本再加熱實驗分析結果，模拟了不同溫度下，月壤顆粒保存太陽風氫的數值多少，根據模拟情況，研究者認為月球高緯度地區因溫度不同，土壤表面氫含量更高，預計具體數值達 560ppm。
這同繞月軌道飛行器所獲取的遙感結果範圍（約 400-700ppm）的确一緻。由此，他們認為太陽風形成的水可在月表的中、高緯度地區得到較好保存。
這也解釋了——為什麼之前美國阿波羅任務和蘇聯月球号沒發現大量太陽風帶來的水？
因為他們所采集的樣本均位于月球低緯度區域。
△ 紅色為嫦娥五号着陸點 圖源：新華社
值得一提的是，前文的模型還預測，高緯度區域月壤顆粒表層将含有更多太陽風帶來的水。
具體來說，0.1 微米的顆粒最表層中，最高含量可達 8.5%，到直徑為 2 微米的細顆粒中，含量可達 2%。
領導研究的林楊挺表示，" 這一發現對于未來月球水資源的利用具有重要意義。"
他接着補充：
中國計劃在月球南極建科研站，我們的研究表明，月球南極區域的水含量可能比人們以往認為的還要多，而且這些月壤中的水通過粒度分選和加熱，比較容易開采利用。
團隊介紹及月球科研站進展
上述研究論文，共同第一作者有中科院國家空間科學中心副研究員徐于晨、中科院地質與地球物理所副研究員田恒次。
領導這項研究的是中科院地質與地球物理研究所的研究員，林楊挺。
公開資料顯示，他畢業于浙大地質系地球化學專業，博士由中科院地球化學所與德國馬普核物理所聯合培養，2004 年至今為中科院地質與地球物理所研究員。
林楊挺長期緻力于研究的方向為：隕石中的太陽系外顆粒與恒星演化、月球的形成演化與探測、納米離子探針分析技術等。
看完前文，有讀者也許好奇中國的月球科研站推進情況如何？
上個月，中國探月工程總設計師吳偉仁院士向央視網披露了不少細節。
該科研站位于月球南極，" 基本型 " 包括着陸器、月球車、可起飛的飛躍器，軌道上還有軌道器，主要由嫦娥七号和嫦娥八号構建。
站内可供航天員生活工作，可解決能源問題、交通問題、通信問題，自帶人的生命保障系統。未來，該設施可作為深空探測的前沿基地、也可成為飛往火星的中轉站。
△ 嫦娥四号 圖源：新華社
至于時間點，吳偉仁院士表示，2028 年左右，月球科研站基本型就建起來了。
嗯，值得期待一波。
參考鍊接：
[ 1 ] https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2214395119
[ 2 ] https://interestingengineering.com/science/moon-surface-water-solar-wind
[ 3 ] https://mp.weixin.qq.com/s/kS74BnJc9fnpYe_wkfjfhA
[ 4 ] http://finance.people.com.cn/n1/2022/1122/c1004-32571591.html
