月球中低緯地區發現有水新證據

作者 | 發布日期 2018 年 06 月 25 日 7:45 | 分類 天文 , 自然科學 follow us in feedly

日本東北大學(Tohoku University)前沿學際科學研究所(Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences)Masahiro Kayama 領軍的日本科學家,在一塊於西北非沙漠發現的月球隕石內找到一種命名為「斜矽石」(moganite)的礦物。這不僅是第一次在月岩發現斜矽石,且由於斜矽石必須在有水的環境才能形成,因此這項發現讓科學家更確信月球應該有水存在。



斜矽石是成分為二氧化矽(SiO2)的礦物,與水晶近似,被認為是水晶的同質異形體,也就是說斜矽石和水晶化學組成相同,但是在不同環境下形成的不同結構的晶體,如同石墨與鑽石。在地球,當含有二氧化矽的鹼性水在高壓環境下蒸發時,斜矽石就是從這些蒸發後遺留的沉澱物中形成。所以斜矽石的存在,強烈意味著月球有與水相關的活動正在進行。

Kayama 等人用高倍數的電子顯微鏡、微拉曼光譜(micro-Raman spectroscopy,µRS)等尖端科技分析 13 個月球隕石的礦物化學組成和結構。這 13 個隕石幾乎同時落在地球上,但只有一個發現含有斜矽石,Kayama 等人由此確定斜矽石並不是在西北非沙漠,或說不是在地球環境形成,否則所有隕石都應該含有斜矽石。

(Source:日本東北大學

分析還發現,隕石裡已有部分斜矽石轉變成斯石英(stishovite)和柯石英(coesite)這兩種高壓二氧化矽礦物。Kayama 等人認為這些隕石可能來自月球表面的風暴洋盆地(Procellarum Terrane),盆地的水被強烈日照蒸發後形成斜矽石,而後受到劇烈撞擊下才產生高壓二氧化矽礦物。若此為真,那麼在日光照不到的月表深處,水冰的結晶含量很可能非常豐富。

近年來,太空任務屢屢在月球極區陽光難以照到的坑谷深處發現有水冰匯聚的證據;但斜矽石的發現卻是首次在月球中低緯度地區有豐富水冰存在的證據。Kayama 等人估計月壤的水冰含量約為 0.6%;如果估計正確,那麼未來探月人員會更容易取得水資源,大大增加在月表建立殖民基地的機率,也能提供在月球設各種工業的需求。

日本宇宙航空研究開發機構(Japan Aerospace Exploration Agency,JAXA)表示,正在計劃兩項未來可能執行的太空任務,一個是在 5 年內達成月球極區登陸並搜尋水資源的任務,另一項是在 10 年內達成於月球背面取得月球樣本並返回地球的任務。

Kayama 等人除了繼續在隕石測試尋找已知的其他矽氧礦物(silica mineral),還計劃要研究從太陽風到月壤和來自月函的火山噴發物中是否也有水。由太陽風誘發的水能讓科學家開拓有關太陽活動歷史的新視野,而火山活動誘發的水則能提供與水有關的月球演化訊息。這些都是 Kayama 等人奮鬥的目標。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay

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