月球上的水是從哪裡來的？原來是因為有這三種物質

二十年來，科學家們一直對月球上的水冰感到困惑，而現在，他們認為他們可能已經知道那些水冰是怎樣來的了。

一項新的研究表明，太陽風和月球表面的微隕石撞擊會與月球上的礦物質發生反應，導致水的形成。夏威夷大學馬諾阿分校的研究人員在實驗室中模擬了這種相互作用，他們發現他們的模擬月球岩石形成了一個充滿水的「坑」，當內部壓力過大時，水就會爆裂噴發出來。新形成的水會以氣體的形式噴射出來，就像突然從高壓鍋中噴出來的蒸汽。

該研究的共同作者、檀香山馬諾阿夏威夷大學的行星科學家傑弗里·吉利斯-戴維斯(Jeffrey Gillis-Davis)說：「我對它的樣子感到驚訝;這對我來說是最大的打擊。在我的腦海中，我認為這些水可能會漏出來，而不是從礦物中災難性地爆發出來。」

雖然阿波羅號宇航員帶到地球的岩石被認為非常乾燥，但是科學家們已經發現了月球表面到處都有水存在的證據。不過月球上的水的起源仍然是個謎;一些人認為它是由彗星帶去的，而另一些人則認為它可能是由月球古代火山噴發而來。最近，科學家們提出，太陽風——從太陽發出的帶電粒子流——可能會與月球塵埃和岩石中的氧氣發生反應生成水。

但是到目前為止，實驗室里對這一理論的實驗還沒有結果，因為這些研究缺少一個關鍵因素：由微隕石撞擊引起的強烈熱量爆發。

夏威夷大學馬諾阿分校W.M. Keck天體化學研究實驗室主任、首席研究員拉爾夫·凱澤在一封電子郵件中說：「微隕石撞擊會加熱樣本，這種加熱會導致水從礦物岩石中形成，然後再釋放出來。」

為了還原月球上的低壓環境，凱澤和他的同事們將一種常見的月球物質——礦物橄欖石——放進了一個圓柱形的腔體中，然後再觀察這種化學反應的發生。通過圓柱體的一個孔，研究人員用一束「重氫」離子對這種礦物進行撞擊。這種重氫離子類似於正常的太陽風中的氫離子，但是每個粒子都帶有一個額外的中子，這樣的話研究人員就可以確保他們的實驗不會污染已經在實驗室里的水，隨後，科學家們使用激光來射擊礦物，以模擬多顆隕石撞擊的發熱效果，這將礦物的溫度迅速提高到1000開爾文以上(超過1300華氏度或700攝氏度)。

果然，在經受了離子束和激光的攻擊後，橄欖石噴射出了可檢測到的「重水」——由「重氫」構成的水。在一股突如其來的熱流使反應得以進行之前，這種礦物會緊緊地抓住離子。成像分析顯示，礦物樣品中有一層的紋理「變得像英國鬆餅，充滿了邊角和裂縫，」吉利斯-戴維斯說在對液體形成的地方做標記的時候說。

但是在單獨出現的時候，離子束和激光都不能從乾燥的礦物中形成水分。

邁赫迪·本納(Mehdi Benna)是馬里蘭州格林貝爾特(Greenbelt)美國宇航局戈達德太空飛行中心(NASA Goddard Space Flight Center)的行星科學家，他沒有參與這項研究，但他表示：「這個團隊工作的方法…結合了在月球環境上發生的物理和化學過程，但這種過程很難在實驗室環境中重現，更不要說合併在同一個實驗中了。這項研究的結果證實了人們長期以來的觀點，即太陽質子和微隕石撞擊之間的協同作用為風化層中的水合成提供了一條重要途徑。」

本納領導了美國宇航局今年4月發表的一項研究，該研究的結論認為，當月球受到隕石流撞擊時，水確實會從月球表面噴射出來。但對於究竟是什麼推動了這些水從塵土飛揚的月球表面噴出、以及類似的反應是否會發生在火星、小行星或者太陽系內的其他無大氣天體上，夏威夷大學的論文可能會提供新的見解，該論文於昨天(5月20日)發表在《美國國家科學院學報》上。

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