月球上的水是从哪里来的？原来是因为有这三种物质

二十年来，科学家们一直对月球上的水冰感到困惑，而现在，他们认为他们可能已经知道那些水冰是怎样来的了。

一项新的研究表明，太阳风和月球表面的微陨石撞击会与月球上的矿物质发生反应，导致水的形成。夏威夷大学马诺阿分校的研究人员在实验室中模拟了这种相互作用，他们发现他们的模拟月球岩石形成了一个充满水的“坑”，当内部压力过大时，水就会爆裂喷发出来。新形成的水会以气体的形式喷射出来，就像突然从高压锅中喷出来的蒸汽。

该研究的共同作者、檀香山马诺阿夏威夷大学的行星科学家杰弗里·吉利斯-戴维斯(Jeffrey Gillis-Davis)说：“我对它的样子感到惊讶;这对我来说是最大的打击。在我的脑海中，我认为这些水可能会漏出来，而不是从矿物中灾难性地爆发出来。”

虽然阿波罗号宇航员带到地球的岩石被认为非常干燥，但是科学家们已经发现了月球表面到处都有水存在的证据。不过月球上的水的起源仍然是个谜;一些人认为它是由彗星带去的，而另一些人则认为它可能是由月球古代火山喷发而来。最近，科学家们提出，太阳风——从太阳发出的带电粒子流——可能会与月球尘埃和岩石中的氧气发生反应生成水。

但是到目前为止，实验室里对这一理论的实验还没有结果，因为这些研究缺少一个关键因素：由微陨石撞击引起的强烈热量爆发。

夏威夷大学马诺阿分校W.M. Keck天体化学研究实验室主任、首席研究员拉尔夫·凯泽在一封电子邮件中说：“微陨石撞击会加热样本，这种加热会导致水从矿物岩石中形成，然后再释放出来。”

为了还原月球上的低压环境，凯泽和他的同事们将一种常见的月球物质——矿物橄榄石——放进了一个圆柱形的腔体中，然后再观察这种化学反应的发生。通过圆柱体的一个孔，研究人员用一束“重氢”离子对这种矿物进行撞击。这种重氢离子类似于正常的太阳风中的氢离子，但是每个粒子都带有一个额外的中子，这样的话研究人员就可以确保他们的实验不会污染已经在实验室里的水，随后，科学家们使用激光来射击矿物，以模拟多颗陨石撞击的发热效果，这将矿物的温度迅速提高到1000开尔文以上(超过1300华氏度或700摄氏度)。

果然，在经受了离子束和激光的攻击后，橄榄石喷射出了可检测到的“重水”——由“重氢”构成的水。在一股突如其来的热流使反应得以进行之前，这种矿物会紧紧地抓住离子。成像分析显示，矿物样品中有一层的纹理“变得像英国松饼，充满了边角和裂缝，”吉利斯-戴维斯说在对液体形成的地方做标记的时候说。

但是在单独出现的时候，离子束和激光都不能从干燥的矿物中形成水分。

迈赫迪·本纳(Mehdi Benna)是马里兰州格林贝尔特(Greenbelt)美国宇航局戈达德太空飞行中心(NASA Goddard Space Flight Center)的行星科学家，他没有参与这项研究，但他表示：“这个团队工作的方法…结合了在月球环境上发生的物理和化学过程，但这种过程很难在实验室环境中重现，更不要说合并在同一个实验中了。这项研究的结果证实了人们长期以来的观点，即太阳质子和微陨石撞击之间的协同作用为风化层中的水合成提供了一条重要途径。”

本纳领导了美国宇航局今年4月发表的一项研究，该研究的结论认为，当月球受到陨石流撞击时，水确实会从月球表面喷射出来。但对于究竟是什么推动了这些水从尘土飞扬的月球表面喷出、以及类似的反应是否会发生在火星、小行星或者太阳系内的其他无大气天体上，夏威夷大学的论文可能会提供新的见解，该论文于昨天(5月20日)发表在《美国国家科学院学报》上。