月球水圈揭幕:发现改变了对月球上水历史的理解

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月球陨石样本塔拉·海登(Tara Hayden)调查并成功发现了含水矿物磷灰石。图片来源:塔拉·海登

西方宇宙化学家发现早期月球地壳中的水比以前估计的要多。

西方大学博士后研究员的一项新研究表明,构成月球表面的早期月球地壳在40多亿年前就大量富含水,这与以前持有的理解相反。这一发现在1月15日发表在高影响力期刊《自然天文学》上的一项研究中进行了概述。

塔拉·海登(Tara Hayden)在开放大学(英国)读研究生时,她将一颗陨石归类为来自月球的陨石,首次在早期月球地壳样本中发现了矿物磷灰石(最常见的磷酸盐)。

 

这项研究提供了令人兴奋的新证据,证明月球早期的地壳含有比最初想象的更多的水,为月球历史研究打开了新的大门。

革命性的发现

“首次在月球早期地壳中发现磷灰石令人难以置信地令人兴奋——因为我们终于可以开始拼凑月球历史的这个未知阶段。我们发现月球早期的地壳比我们预期的更富含水,其挥发性稳定同位素揭示了比我们以前所知道的更复杂的历史,“海登说,他目前与著名的行星地质学家戈登”奥兹“奥辛斯基一起担任宇宙化学家在西方地球科学系。

“月球陨石揭示了月球演化中令人兴奋的新部分,并将我们的知识扩展到阿波罗任务期间收集的样本之外。随着月球探索新阶段的开始,我渴望看到我们将从月球背面学到什么,“海登说。

阿波罗样本从月球返回后最初被认为是“挥发性贫乏的”,导致人们将月球描述为“骨干”。

2008年,阿尔贝托·萨尔(Alberto Saal)和其他研究人员发现,阿波罗样本采集的玻璃珠中存在大量的水和其他挥发物。这引发了对阿波罗样本十五年的重新分析,而新发现的月球陨石显示月球表面有更多的水。

“我们从阿波罗样本中了解月球上水的历史,但这些样本被认为只占整个月球表面的百分之五左右,”海登说。“在我们即将到来的阿尔忒弥斯任务中获得更多样本之前,我们拥有的地表唯一其他样本是陨石。

扩展月球知识

海登在攻读博士学位期间在开放大学发现了这一发现,同时为收藏家验证了月球陨石的岩石样本。除了识别之外,该样本还被证明拥有有关月球上水的关键数据。

“我很幸运,这颗陨石不仅来自月球,而且值得注意的是,它具有对我们理解月球含水矿物至关重要的化学成分,”海登说。

这项工作主要集中在矿物磷灰石上,其矿物结构中含有挥发性元素。磷灰石存在于所有月球岩石类型中,除了玻璃珠和铁斜长石,后者代表月球的早期地壳。众所周知,铁斜长岩群非常古老(4.5-43亿年),是已知的唯一一种直接由月球岩浆海洋形成的岩石类型——当时月球几乎完全熔融。

在这种岩石类型中发现磷灰石,首次可以直接检查月球演化的这个未知阶段。

“在大约45亿年前最早形成的月球地壳中解开水的历史对于提高我们对太阳系水起源的理解非常重要。月球陨石形式的月球古代岩石样本为进行此类调查提供了绝佳的机会,“开放大学行星科学与探索教授、海登的正式首席主管马赫什·阿南德说。

未来的阿尔忒弥斯任务

海登说,这一发现的时机是完美的,因为美国宇航局的阿尔忒弥斯任务正在为发射做准备,包括她现任主管在内的研究人员正在为宇航员制定计划和目标。

“长期以来,人们一直认为月球表面已经干涸了数千年甚至数百万年,但也许月球表面可用的水可能比我们想象的要多,我们只需要找到一种方法来提取它,”海登说。

Osinski同样对这一新发现的潜在机会感到兴奋。

去年,奥辛斯基被选入美国宇航局地质团队,该团队正在为50多年来的首次载人登月任务制定表面科学计划。他将与他的同事一起在休斯顿的美国宇航局约翰逊航天中心的任务控制科学后室工作,在整个阿尔忒弥斯三号任务中提供支持。

“塔拉的发现非常令人兴奋,并将为我们的阿尔忒弥斯三号任务的采样策略提供信息,我们希望在该任务中识别和采样月球上一些最早的地壳,”奥辛斯基说。

 

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