一项新研究显示了月球上形成水的化学物理和物质证据

2019-05-28 09:38:10
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有史以来第一次,跨学科研究显示了月球上形成水的化学,物理和物质证据。来自马诺阿的夏威夷大学的两个团队合作完成了这个项目:UH Manoa化学系的物理化学家,天文化学的WM Keck研究实验室和夏威夷地球物理与行星研究所(HIGP)的行星科学家。

虽然近期发射的月球探测器和硬着陆器月球陨石坑观测和传感卫星等轨道飞行器发现月球两极存在水冰,但这种水的起源仍然不确定。月球水是月球永久定殖的关键要求之一,作为燃料和能源生成的原料(氢气,氧气)以及“饮用水”。

这项突破性的研究概述在“解决月球形成和水的形成与解放”中,由UH Manoa博士后成员朱朱及其同事在“ 美国国家科学院院刊”上发表。

化学教授Ralf I. Kaiser和HIGP的Jeffrey Gillis-Davis设计了实验来测试太阳风,月球矿物和微陨石撞击中的氢质子之间的协同作用。朱辐照橄榄石样品,这是一种干燥的矿物质,作为月球物质的替代物,氘离子作为太阳风质子的代表。

朱explained解释说,氘只照射“实验并未发现任何水的形成痕迹,即使将温度升高到月中纬度的白天气温。” “但是当我们对样品进行加热时,我们检测到了分子氘,这表明从太阳风中植入的氘或氢可以储存在月球岩石中。”

凯撒补充道,“因此,可能需要另一个高能源来触发月球矿物中的水形成,然后释放出可以检测到的气体。”

第二组氘辐照实验之后进行激光加热以模拟微陨石撞击的热效应。在激光脉冲期间在气相中观察到质荷比与单电离重水相匹配的离子爆发。“在温度升高后,激光脉冲期间继续产生水,这表明橄榄石储存了激光加热释放的重水前体,”朱说。

为了对这些过程进行成像并解释对月球和其他物体的更广泛影响,HIGP的Hope Ishii和John Bradley在先进电子显微镜中心使用聚焦离子束扫描电子显微镜和透射电子显微镜。他们观察到亚微米大小的表面凹坑,其中一些被盖子部分覆盖,表明水蒸气在水囊表面积聚,直到它们破裂,在微陨石撞击时释放月球硅酸盐中的水。

“总体而言,这项研究提高了我们对月球和太阳系中其他无气体(如水星和小行星)探测到的水源的认识,并首次提供了科学合理且经过验证的水形成机制,” HIGP的Jeffrey Gillis-Davis总结道。

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