月球表面蘊含「上億噸的水」!月表玻璃結晶蘊藏豐富水分,人類長住月球不是夢

2023-03-29 11:01

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研究發現月球表面散布著珠子狀的玻璃結晶,其中蘊藏豐富水分。(圖/Wikilimage @Pixabay)

研究發現月球表面散布著珠子狀的玻璃結晶,其中蘊藏豐富水分。(圖/Wikilimage @Pixabay)

研究顯示,散佈在月球表面的細小玻璃結晶可能蘊含上億噸的水,如果加熱這些結晶,便能取得水,甚至進一步獲得氧氣或氫氣。若可取用這些資源,將對未來的月球任務大有助益。

《衛報》(The Guardian)報導,這項發現代表太空人可以從月球本身取得水,經處理還能得到氫氣和氧氣,這對放眼月球的航太機構來說,可算是重大的突破。英國「開放大學」(Open University)行星科學與探索教授阿南德(Mahesh Anand)說:「這是我們最激勵人心的發現之一,這讓我們有更大的可能進行長期任務。」

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54年前的阿波羅11號任務(Apollo 11),人類首次踏上月球表面,美國國家航空暨太空總署(NASA)與其他航太機構合作,將在「阿提米絲計畫」(Artemis program)中執行新的登月任務,且首度送女太空人和有色族裔太空人登陸月球,而歐洲太空總署(European Space Agency)則計畫在月球建造聚落。這兩項重大計畫的工作團隊,都希望可以就地取用月球資源來支援他們的太空基地。

2020年12月,中國的嫦娥五號完成採樣任務,從月球表面帶回樣本,阿南德和一組中國科學家一起分析嫦娥五號的任務成果,在月球的土壤樣本中發現類似珠子的玻璃結晶。這些結晶是隕石撞擊月球表面形成的熔滴(molten droplet),它們的直徑不足1毫米,凝固之後混進月塵裡面。

團隊已經對這些玻璃結晶進行測試,發現它們可以容納非常大量的水,如果算上整個月球表面的類似結晶,總儲存量可能介於3億至2700億噸之間。阿南德說:「這將會開啟我們一直在想像的新方法。如果你可以提取這些水並集中起來,就可以利用。」

月球南極(Wikipedia / Public Domain)
月球南極(Wikipedia / Public Domain)

在嫦娥五號以前,科學家就已經知道月球並非乾巴巴的荒地。1990年代,NASA的克萊門汀號(Clementine)就在月球的兩極附近陡峭的隕石坑哩,找到了冰凍水的證據,2009年,印度太空研究組織(ISRO)的月球飛船一號(Chandrayaan-1)甚至在月塵表面發現薄薄的一層水。

27日刊載於期刊《自然地球科學》(Nature Geoscience)的研究指出,那些珠子狀的玻璃結晶,是月球地表水的來源。它們和隕石坑陰影裡長年凍結的水不同,人類或機器人可以較容易蒐集並利用這些結晶蘊藏的水。阿南德說明,證據顯示如果將這些結晶加熱至攝氏100度,就能得到水。

當太陽風撞擊月球表面的熔滴,就會產生水,這是因為太陽風含有氫原子,它們會與氧氣結合並產生水或者氫氧根,而水會被鎖在玻璃結晶裡頭,要是加熱,就可以將水釋放出來。經由更多測試,科學家發現水曾在短期間在玻璃珠內外滲透,證實月球上的水循環還在運作。

中國北京科學院大學地質與地球物理教授胡森(Sen Hu)是《自然地球科學》那篇研究的共同作者之一,他表示像這樣的玻璃,可以在太陽系其他沒有大氣層的岩石上儲存、釋放水。倫敦大學伯貝克學院(Birkbeck, University of London)行星科學與天體生物學教授克勞福德(Ian Crawford)則指出月球比過往的既定認知潛藏了更多水,這份研究增強了這項共識,「月球上額外的水分儲藏,可以確保在兩極以外的地方也有充足的資源,但目前所知的水量最多為130ml/每立方公尺月球土壤,我們不該高估這個數字。」

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