嫦娥五号采样区背景图和水含量

中科院地质与地球物理所行星科学团队、上海技术物理研究所、国家空间科学中心，以及南京大学、美国夏威夷大学合作，利用嫦娥五号探测数据，首次获得了月表原位条件下的水含量。相关研究成果近日发表在《Science Advances》上。

经过过去半个多世纪的探测和争论，各种“实锤”证据让人们相信月球上有水存在，但月球水的含量、来源等仍是需要研究的问题。此外，尚未有在月表原位进行水的探测。嫦娥五号探测器携带了月球矿物光谱分析仪，在采样过程中获取了月表的光谱，第一次有机会在月表近距离、高分辨的探测水的信号。

嫦娥五号光谱仪对月球风暴洋北部采样区约2米×2米范围的区域进行了光谱观测，除了月壤之外，还包括一块没有带回来的岩石。基于热校正后的光谱检测2.85微米处的特征，发现岩石和月壤体现出不同程度的吸收。实验室数据显示，矿物中水的含量与其光谱吸收强度具有很好的线性关系，这个线性关系主要与粒径相关。对已有月壤样品的测量显示，它们的平均粒径约60-80微米，据此估算嫦娥五号采样区的水含量在120ppm（百万分之120）以下；而岩石中的水含量约为180ppm。

成分估算结果显示，采样区的岩石与月壤成分相差很大，来源不一致。遥感数据辅助分析显示，该岩石可能与嫦娥五号着陆区西北方向的古老低钛玄武岩（～34亿年）比较一致。结合样品分析研究表明，月壤中的水大部分来自于太阳风。如果将月壤中120 ppm的水全部作为太阳风来源，岩石中仍多出60 ppm的水（高于20%的模型误差），多出来的这些水或代表了月球内部水。而嫦娥五号着陆区年轻玄武岩本身的水含量低，可能说明了着陆区月幔较干或经历了大量脱气的过程，这与风暴洋地区长期的火山喷发一致。

嫦娥五号着陆器上的月球矿物光谱仪对着陆点的月壤和岩石进行了反射率光谱测量，根据2.85微米的明确吸收特征，首次提供了月球上水的原位探测证据。嫦娥五号是目前唯一一次既返回样品又获取到月表原位光谱的任务，样品能够详细分析水在月壤颗粒中的分布、存在形式，并可利用同位素示踪来源，而原位光谱可以与轨道遥感建立联系，能够剖析月表水的全球性分布和时间变化特征。月表水的分布可能与纬度高度相关，嫦娥五号也是目前返回样品中纬度最高的，这对解析月表水的分布及来源具有重要意义。嫦娥六号、嫦娥七号将在原位和轨道尺度继续探测月表水的含量、分布，而该成果将为嫦娥六号、嫦娥七号的科学目标实现提供支撑。

文/北京青年报记者 雷嘉
编辑/彭小菲