太阳风吹起月球上的水

月球土壤中的大部分水是由太阳风产生法国研究人员使用超灵敏质谱法对同位素比例进行了详细分析。然而，太阳风是否可以解释月球深处的水，仍然是一个谜。

阿波罗号宇宙飞船从月球的不同地点收集了岩石样本——既有表面的松散物质，也就是风化层，也有岩心。当时，这些被认为是完全干燥的，但在2008年，美国的研究人员使用了一种叫做二次离子质谱法(SIMS)的新技术在岩石中发现少量的水合矿物．人们提出了水的各种可能来源，其中之一是太阳风的质子从硅酸盐中还原出氧。爱丽丝·斯蒂凡特和弗朗索瓦•罗伯特巴黎矿物学、材料物理和宇宙化学研究所的科学家们使用了新一代超灵敏的SIMS光谱仪来确定月球风化层中有多少水是通过这种方式产生的。

太阳系的水自然含有微量的重氢或重氘。然而，太阳风是一种纯质子束，所以它产生的水应该只含有普通的氢。因此，通过测量水中两种同位素的比例，应该可以确定水的来源。然而，一种叫做宇宙射线散裂的核过程会产生氘，从而改变了这个比例。

研究人员研究了一种叫做斜长石的亚毫米大小的岩石颗粒，这种岩石来自风化层。斜长石中的火山玻璃含有锂，它是两种稳定同位素——锂-6和锂-7的混合物。散裂增加了锂-6的比例。因此，通过测量锂同位素比率，研究人员可以确定每个颗粒经历的碎裂量，并推断它对氢同位素比率的影响。然后，他们可以在不碎裂的情况下计算出每颗谷物的氘氢比，并将其与谷物中水的比例进行比较。“我们看到，当比例较低时，水的含量就会更高，”斯蒂芬特解释说，“所以我们把它解释为太阳风注入的标志。”研究人员得出结论，这些谷物中平均只有15%的水来自其他来源，而大多数谷物根本不含其他来源的水。

行星科学家罗曼Tartese英国开放大学的教授对研究人员的方法印象深刻，他说:“关于土壤中的矿物质，他们的结论真的非常非常合理。然而，他警告说，“这并不一定意味着地壳深处和地壳以下的水有相同的来源。”Stephant接受了这一点，Tartese和Stephant的团队现在都在研究类似的技术是否能提供关于月球深处埋有水的答案。