記者23日從中國科學院物理研究所獲悉，我國科研團隊在嫦娥五號月球樣品中，發現了一種富含水分子和銨的未知礦物晶體——ULM-1。這是科學家首次在月壤中發現分子水。相關成果日前在國際學術期刊《自然·天文學》在線發表。

ULM-1的照片和成分組成。（中國科學院物理研究所供圖）

月球上是否存在水？這一問題對于月球演化研究和資源開發至關重要。嫦娥五號的著陸點位于月球正面風暴洋克里普地體的東北部地區，該地區被認為是月球表面最年輕的玄武巖單元之一。這為相關研究提供了新機遇。

團隊研究發現，ULM-1的分子式中含有多達6個結晶水，水分子在樣品中的質量比高達41%。從晶體的紅外光譜和拉曼光譜上，均可以清晰觀察到源于水分子和銨的特征振動峰。

月球表面含水礦物形成效果圖。（中國科學院物理研究所供圖）

“與易揮發的水冰不同，ULM-1這種水合礦物非常穩定。ULM-1的發現意味著，月球上即使在廣闊的陽光照射區，也可能存在穩定的水合鹽。這為未來月球資源的開發和利用提供了新的可能性。”文章通訊作者、中國科學院物理研究所研究員陳小龍說。

問：月壤中首次發現分子水，意味著什么？

AI:提供月球資源開發利用的新可能

我國科學家在月壤中首次發現分子水具有多方面的重要意義，包括：

揭示月球上水分子的真實存在形式：這一發現直接證明了水分子在月球上的存在，打破了之前“月球不含水”的基本假設，為月球科學研究提供了新的基礎。

為月球上的水和氨的來源提供新線索：發現的富含水分子和銨的未知礦物晶體 ULM-1，其晶體結構和組成與地球上一種由熱玄武巖與富含水和氨的火山氣體相互作用形成的稀有火山口礦物相似，這有助于推測月球上的水和氨的可能來源。

約束月球火山氣體的組成：該六水礦物的存在為月球火山氣體的組成給出了重要的約束，熱力學分析顯示當時月球火山氣體中水的含量下限與目前地球中最為干燥的倫蓋火山相當，有助于揭示復雜的月球火山脫氣歷史，對探討月球的演化過程具有重要意義。

提供月球資源開發利用的新可能：這種水合礦物的發現揭示了水分子可能存在的一種形式——水合鹽，且這種水合物在月球高緯度地區非常穩定。與易揮發的水冰不同，即使在月球陽光照射區，也可能存在這種穩定的水合鹽，這為未來月球資源的開發和利用開辟了新的前景。

我國嫦娥五號采集的月壤樣品屬于最年輕的玄武巖，是迄今為止緯度最高的月球樣品，為此次月球水的研究提供了新機遇。

問：月壤中發現的分子水和地球的水分子有何不同？

AI:存在形式、穩定性、物質構成等均不同

月壤中發現的分子水與地球的水分子在存在形式和穩定性等方面可能存在一些不同：

存在形式：月壤中的水分子可能以水合鹽的形式存在，而地球上的水主要以液態、氣態和固態的形式存在。

穩定性：月壤中的水合鹽在月球高緯度地區非常穩定，而地球上的水則更容易受到溫度、氣壓等因素的影響，其穩定性相對較差。

分布范圍：月壤中的水分子可能分布在月球的表面或淺層，而地球的水分子則廣泛分布于地球的各個圈層，包括大氣、海洋、陸地等。

物質構成：月壤中的水分子可能與其他物質結合形成水合礦物，而地球的水分子則通常以純凈的形式存在，當然也會有許多雜質成分。

問：月球水到底是哪里來的？

AI:人類的大部分看法是太陽風帶來的

很多人對月球水的存在，還是有所疑惑，但是從現代科學之中，主要集中于4種理論上。

第一種、古代火山噴發將水帶到月表，這主要是建立在月球并不是大家說的“死星”，在過去的時候，月球也是具有活躍的狀態，有所謂的火山噴發等活動，而在月球內部可能存在水，再通過火山噴發將其帶來了月球表面。

第二種、水可能是月球自身的產物，形成過程中是通過太陽獲取的。根據這一理論，太陽會不斷噴射名為“太陽風”的粒子流。

太陽風內帶正電的氫離子或者質子可能“轟擊”月球并與月球土壤中富含氧的礦物質發生相互作用，最終形成了水。

第三種、彗星和小行星將水帶到月球，這相當于在小行星或太空巖石撞擊月球的時候，帶來的一些水，大家可以從月球的表面情況來看， 有非常多的隕石坑，其實這就是來自撞擊導致的。

第四種、月球水就是來自地球，地球水“遷居”月球所形成的，比如：其中一種說法就是建立在太空巖石撞擊地球，巨大的撞擊力量將海水射入太空，繞地球軌道運行的月球穿過這個水蒸氣云，然后出現了水。

不過，從人類的大部分看法來看，其實對于水的出現，主要就是建立在太陽風帶來的。

所以，到底月球的水是哪里來的，至今還沒有一個肯定性的說法，這都還是在研究的路上，并沒有確定下的說明。

問：對人類未來的太空探索有何影響？

AI:促進國際合作，增強月球基地的可行性

發現月壤中分子水對未來的太空探索具有多方面的重要影響，包括但不限于以下幾點：

提供生命支持的可能性：水是維持生命的基本要素。未來在月球建立基地時，可利用這些水分子滿足宇航員的部分生存需求，如飲用、食物種植等。

降低資源開發成本：從地球運送水資源到月球的成本極高。如果能夠在月球上原位獲取水，將大大降低太空探索和基地建設的成本。

助力推進劑制造：水可以分解成氫和氧來制造推進劑，為月球基地活動和太空飛行任務提供關鍵的燃料來源，從而節省發射能源。

推動月球科學研究：有助于科學家更深入地了解月球的地質構造、表面變遷、天體化學等，為月球的形成、演化等研究提供重要線索。

拓展資源利用方式：水合鹽形式的水分子存在為月球資源的開發和利用提供了新思路，可能改變未來月球資源的開發模式。

增強月球基地的可行性：穩定存在的水合鹽意味著在月球陽光照射區也有可能獲取水，這增加了在月球上建立長期、可持續基地的可行性。

促進國際合作：月球水資源的研究吸引了各國的關注，可能推動更多國家和機構之間的合作，共同開展月球探測任務，促進水資源的全面研究和利用。

問：水分子對未來的月球基地建設有哪些潛在應用？

AI：飲用水供應、生成氧氣均成為可能

水分子對未來的月球基地建設具有諸多潛在的應用，具體包括以下幾個方面：

1. 飲用水供應

水分子可以經過處理和凈化，為月球基地的人員提供安全的飲用水，滿足生存的基本需求。

2. 農業灌溉

利用水分子可以進行植物栽培和農業生產。在月球基地內種植一些蔬菜、糧食作物等，有助于實現部分食物的自給自足，減少從地球運輸食物的成本和風險。

3. 氧氣生成

通過電解水的方式分解水分子，獲取氧氣。充足的氧氣供應對于維持基地內人員的正常呼吸至關重要。

4. 冷卻和散熱

在月球基地的各種設備和系統運行過程中，水分子可以作為冷卻劑，幫助散發多余的熱量，確保設備的正常運行和壽命。

5. 能源儲存和轉化

將水分子分解產生的氫氣可以儲存起來，用于燃料電池等能源系統，在需要時轉化為電能。

6. 工業生產

參與一些化學和材料加工過程，為基地內的工業生產提供必要的原料和反應介質。

7. 環境調節

水分子可以用于調節基地內的濕度和溫度，創造相對舒適的居住和工作環境。

例如，未來的月球基地可以建設一個綜合的水利用系統，將收集到的水分子進行合理分配和循環利用。在農業區域，通過精準灌溉系統，利用水分子滋養植物；在能源區域，利用水分子的分解和合成來儲存和釋放能量；在生活區域，通過凈化和處理，為人員提供清潔的飲用水和適宜的濕度條件。

總之，水分子在未來的月球基地建設中具有多方面的重要應用，是保障基地正常運行和人員生存發展的關鍵因素之一。

問：未來的月球基地如何高效收集和利用水分子？

AI:可以通過鉆探等方式采集，經過處理和凈化達到飲用水標準

未來的月球基地實現對水分子的高效收集和利用可以考慮以下幾個方面：

水分子的收集：

尋找水源：通過對月球的地質勘探和分析，確定可能存在水分子的區域，如月球兩極的永久陰影區、月球表面的撞擊坑等。這些區域可能存在水冰或其他含水化合物，可以通過挖掘、鉆探等方式進行采集。

提取水分子：對于采集到的月球物質，可以采用物理或化學方法提取其中的水分子。例如，可以利用加熱、電解、吸附等技術將水分子從月壤或巖石中分離出來。

水分子的捕獲和儲存：在月球基地中，需要建立有效的水分子捕獲和儲存系統。這可以包括使用特殊的材料或裝置來吸附和儲存水分子，以防止其散失到太空中。

水分子的利用：

飲用水供應：將收集到的水分子經過處理和凈化，使其達到飲用水標準，為月球基地的人員提供安全的飲用水。

農業和食品生產：利用水分子進行植物栽培和農業生產，在月球基地內種植一些蔬菜、糧食作物等，有助于實現部分食物的自給自足。

氧氣生成：通過電解水的方式分解水分子，獲取氧氣，充足的氧氣供應對于維持基地內人員的正常呼吸至關重要。

能源儲存和轉化：將水分子分解產生的氫氣可以儲存起來，用于燃料電池等能源系統，在需要時轉化為電能。

工業生產：水分子還可以參與一些化學和材料加工過程，為基地內的工業生產提供必要的原料和反應介質。

輻射屏蔽：水可以作為一種有效的輻射屏蔽材料，保護月球基地內的人員和設備免受宇宙射線和太陽風的輻射。

問：人類未來移民月球的可能性有多大

AI：未來幾十年內，可能會看到小規模月球定居點

人類未來移民月球的可能性是存在的，但具體的可能性大小難以精確量化。

從積極的方面來看：

技術進步：隨著航天技術的不斷發展，包括更高效地推進系統、可重復使用的火箭、更先進的生命支持系統等，使得人類前往和在月球上長期停留的技術障礙逐漸減少。

資源開發的需求：地球上的資源有限，月球上存在著一些有價值的資源，如氦-3 等，這可能驅動人類前往月球進行開發和利用。

科學研究的推動：對月球的地質、天文等方面的研究具有重要的科學價值，這可能促使更多的投入和努力，以支持長期的月球探索和可能的移民。

然而，也存在一些挑戰和限制：

高昂的成本：建立月球基地和實現移民需要巨大的資金投入，包括基礎設施建設、物資運輸等。

環境惡劣：月球表面環境極端，輻射強、溫差大、沒有大氣層保護等，對人類的生存和活動帶來巨大挑戰，需要復雜且昂貴的防護和支持系統。

心理和社會問題：長期在月球上生活可能導致心理和社會方面的問題，如孤獨、封閉環境帶來的壓力等。

綜合來看，人類未來移民月球具有一定的可能性，但要實現大規模、可持續的移民，還需要在技術、經濟、社會等多個方面取得重大突破和解決眾多難題。不過，隨著科技的持續發展和人類對太空探索的決心，未來幾十年內，我們可能會看到小規模的月球定居點的出現，逐漸為更大規模的移民奠定基礎。

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