AI问答丨首次在月壤中发现分子水！这意味着什么？我们问了问AI

记者23日从中国科学院物理研究所获悉，我国科研团队在嫦娥五号月球样品中，发现了一种富含水分子和铵的未知矿物晶体——ULM-1。这是科学家首次在月壤中发现分子水。相关成果日前在国际学术期刊《自然·天文学》在线发表。

ULM-1的照片和成分组成。（中国科学院物理研究所供图）

月球上是否存在水？这一问题对于月球演化研究和资源开发至关重要。嫦娥五号的着陆点位于月球正面风暴洋克里普地体的东北部地区，该地区被认为是月球表面最年轻的玄武岩单元之一。这为相关研究提供了新机遇。

团队研究发现，ULM-1的分子式中含有多达6个结晶水，水分子在样品中的质量比高达41%。从晶体的红外光谱和拉曼光谱上，均可以清晰观察到源于水分子和铵的特征振动峰。

月球表面含水矿物形成效果图。（中国科学院物理研究所供图）

“与易挥发的水冰不同，ULM-1这种水合矿物非常稳定。ULM-1的发现意味着，月球上即使在广阔的阳光照射区，也可能存在稳定的水合盐。这为未来月球资源的开发和利用提供了新的可能性。”文章通讯作者、中国科学院物理研究所研究员陈小龙说。

问：月壤中首次发现分子水，意味着什么？

AI:提供月球资源开发利用的新可能

我国科学家在月壤中首次发现分子水具有多方面的重要意义，包括：

揭示月球上水分子的真实存在形式：这一发现直接证明了水分子在月球上的存在，打破了之前“月球不含水”的基本假设，为月球科学研究提供了新的基础。

为月球上的水和氨的来源提供新线索：发现的富含水分子和铵的未知矿物晶体 ULM-1，其晶体结构和组成与地球上一种由热玄武岩与富含水和氨的火山气体相互作用形成的稀有火山口矿物相似，这有助于推测月球上的水和氨的可能来源。

约束月球火山气体的组成：该六水矿物的存在为月球火山气体的组成给出了重要的约束，热力学分析显示当时月球火山气体中水的含量下限与目前地球中最为干燥的伦盖火山相当，有助于揭示复杂的月球火山脱气历史，对探讨月球的演化过程具有重要意义。

提供月球资源开发利用的新可能：这种水合矿物的发现揭示了水分子可能存在的一种形式——水合盐，且这种水合物在月球高纬度地区非常稳定。与易挥发的水冰不同，即使在月球阳光照射区，也可能存在这种稳定的水合盐，这为未来月球资源的开发和利用开辟了新的前景。

我国嫦娥五号采集的月壤样品属于最年轻的玄武岩，是迄今为止纬度最高的月球样品，为此次月球水的研究提供了新机遇。

问：月壤中发现的分子水和地球的水分子有何不同？

AI:存在形式、稳定性、物质构成等均不同

月壤中发现的分子水与地球的水分子在存在形式和稳定性等方面可能存在一些不同：

存在形式：月壤中的水分子可能以水合盐的形式存在，而地球上的水主要以液态、气态和固态的形式存在。

稳定性：月壤中的水合盐在月球高纬度地区非常稳定，而地球上的水则更容易受到温度、气压等因素的影响，其稳定性相对较差。

分布范围：月壤中的水分子可能分布在月球的表面或浅层，而地球的水分子则广泛分布于地球的各个圈层，包括大气、海洋、陆地等。

物质构成：月壤中的水分子可能与其他物质结合形成水合矿物，而地球的水分子则通常以纯净的形式存在，当然也会有许多杂质成分。

问：月球水到底是哪里来的？

AI:人类的大部分看法是太阳风带来的

很多人对月球水的存在，还是有所疑惑，但是从现代科学之中，主要集中于4种理论上。

第一种、古代火山喷发将水带到月表，这主要是建立在月球并不是大家说的“死星”，在过去的时候，月球也是具有活跃的状态，有所谓的火山喷发等活动，而在月球内部可能存在水，再通过火山喷发将其带来了月球表面。

第二种、水可能是月球自身的产物，形成过程中是通过太阳获取的。根据这一理论，太阳会不断喷射名为“太阳风”的粒子流。

太阳风内带正电的氢离子或者质子可能“轰击”月球并与月球土壤中富含氧的矿物质发生相互作用，最终形成了水。

第三种、彗星和小行星将水带到月球，这相当于在小行星或太空岩石撞击月球的时候，带来的一些水，大家可以从月球的表面情况来看， 有非常多的陨石坑，其实这就是来自撞击导致的。

第四种、月球水就是来自地球，地球水“迁居”月球所形成的，比如：其中一种说法就是建立在太空岩石撞击地球，巨大的撞击力量将海水射入太空，绕地球轨道运行的月球穿过这个水蒸气云，然后出现了水。

不过，从人类的大部分看法来看，其实对于水的出现，主要就是建立在太阳风带来的。

所以，到底月球的水是哪里来的，至今还没有一个肯定性的说法，这都还是在研究的路上，并没有确定下的说明。

问：对人类未来的太空探索有何影响？

AI:促进国际合作，增强月球基地的可行性

发现月壤中分子水对未来的太空探索具有多方面的重要影响，包括但不限于以下几点：

提供生命支持的可能性：水是维持生命的基本要素。未来在月球建立基地时，可利用这些水分子满足宇航员的部分生存需求，如饮用、食物种植等。

降低资源开发成本：从地球运送水资源到月球的成本极高。如果能够在月球上原位获取水，将大大降低太空探索和基地建设的成本。

助力推进剂制造：水可以分解成氢和氧来制造推进剂，为月球基地活动和太空飞行任务提供关键的燃料来源，从而节省发射能源。

推动月球科学研究：有助于科学家更深入地了解月球的地质构造、表面变迁、天体化学等，为月球的形成、演化等研究提供重要线索。

拓展资源利用方式：水合盐形式的水分子存在为月球资源的开发和利用提供了新思路，可能改变未来月球资源的开发模式。

增强月球基地的可行性：稳定存在的水合盐意味着在月球阳光照射区也有可能获取水，这增加了在月球上建立长期、可持续基地的可行性。

促进国际合作：月球水资源的研究吸引了各国的关注，可能推动更多国家和机构之间的合作，共同开展月球探测任务，促进水资源的全面研究和利用。

问：水分子对未来的月球基地建设有哪些潜在应用？

AI：饮用水供应、生成氧气均成为可能

水分子对未来的月球基地建设具有诸多潜在的应用，具体包括以下几个方面：

1. 饮用水供应

水分子可以经过处理和净化，为月球基地的人员提供安全的饮用水，满足生存的基本需求。

2. 农业灌溉

利用水分子可以进行植物栽培和农业生产。在月球基地内种植一些蔬菜、粮食作物等，有助于实现部分食物的自给自足，减少从地球运输食物的成本和风险。

3. 氧气生成

通过电解水的方式分解水分子，获取氧气。充足的氧气供应对于维持基地内人员的正常呼吸至关重要。

4. 冷却和散热

在月球基地的各种设备和系统运行过程中，水分子可以作为冷却剂，帮助散发多余的热量，确保设备的正常运行和寿命。

5. 能源储存和转化

将水分子分解产生的氢气可以储存起来，用于燃料电池等能源系统，在需要时转化为电能。

6. 工业生产

参与一些化学和材料加工过程，为基地内的工业生产提供必要的原料和反应介质。

7. 环境调节

水分子可以用于调节基地内的湿度和温度，创造相对舒适的居住和工作环境。

例如，未来的月球基地可以建设一个综合的水利用系统，将收集到的水分子进行合理分配和循环利用。在农业区域，通过精准灌溉系统，利用水分子滋养植物；在能源区域，利用水分子的分解和合成来储存和释放能量；在生活区域，通过净化和处理，为人员提供清洁的饮用水和适宜的湿度条件。

总之，水分子在未来的月球基地建设中具有多方面的重要应用，是保障基地正常运行和人员生存发展的关键因素之一。

问：未来的月球基地如何高效收集和利用水分子？

AI:可以通过钻探等方式采集，经过处理和净化达到饮用水标准

未来的月球基地实现对水分子的高效收集和利用可以考虑以下几个方面：

水分子的收集：

寻找水源：通过对月球的地质勘探和分析，确定可能存在水分子的区域，如月球两极的永久阴影区、月球表面的撞击坑等。这些区域可能存在水冰或其他含水化合物，可以通过挖掘、钻探等方式进行采集。

提取水分子：对于采集到的月球物质，可以采用物理或化学方法提取其中的水分子。例如，可以利用加热、电解、吸附等技术将水分子从月壤或岩石中分离出来。

水分子的捕获和储存：在月球基地中，需要建立有效的水分子捕获和储存系统。这可以包括使用特殊的材料或装置来吸附和储存水分子，以防止其散失到太空中。

水分子的利用：

饮用水供应：将收集到的水分子经过处理和净化，使其达到饮用水标准，为月球基地的人员提供安全的饮用水。

农业和食品生产：利用水分子进行植物栽培和农业生产，在月球基地内种植一些蔬菜、粮食作物等，有助于实现部分食物的自给自足。

氧气生成：通过电解水的方式分解水分子，获取氧气，充足的氧气供应对于维持基地内人员的正常呼吸至关重要。

能源储存和转化：将水分子分解产生的氢气可以储存起来，用于燃料电池等能源系统，在需要时转化为电能。

工业生产：水分子还可以参与一些化学和材料加工过程，为基地内的工业生产提供必要的原料和反应介质。

辐射屏蔽：水可以作为一种有效的辐射屏蔽材料，保护月球基地内的人员和设备免受宇宙射线和太阳风的辐射。

问：人类未来移民月球的可能性有多大

AI：未来几十年内，可能会看到小规模月球定居点

人类未来移民月球的可能性是存在的，但具体的可能性大小难以精确量化。

从积极的方面来看：

技术进步：随着航天技术的不断发展，包括更高效地推进系统、可重复使用的火箭、更先进的生命支持系统等，使得人类前往和在月球上长期停留的技术障碍逐渐减少。

资源开发的需求：地球上的资源有限，月球上存在着一些有价值的资源，如氦-3 等，这可能驱动人类前往月球进行开发和利用。

科学研究的推动：对月球的地质、天文等方面的研究具有重要的科学价值，这可能促使更多的投入和努力，以支持长期的月球探索和可能的移民。

然而，也存在一些挑战和限制：

高昂的成本：建立月球基地和实现移民需要巨大的资金投入，包括基础设施建设、物资运输等。

环境恶劣：月球表面环境极端，辐射强、温差大、没有大气层保护等，对人类的生存和活动带来巨大挑战，需要复杂且昂贵的防护和支持系统。

心理和社会问题：长期在月球上生活可能导致心理和社会方面的问题，如孤独、封闭环境带来的压力等。

综合来看，人类未来移民月球具有一定的可能性，但要实现大规模、可持续的移民，还需要在技术、经济、社会等多个方面取得重大突破和解决众多难题。不过，随着科技的持续发展和人类对太空探索的决心，未来几十年内，我们可能会看到小规模的月球定居点的出现，逐渐为更大规模的移民奠定基础。

半岛新闻客户端综合