月壤中发现富含水分子的矿物 – 材料牛
月球是月壤否存在水,一直是现富月球科学研究与资源利用的核心议题,吸引了学术界长达数十年的含水关注。历史上,矿物阿波罗任务采集的材料月壤中没有发现任何含水矿物,曾一度让科学界认为月球是月壤干燥的荒漠。直到近年来,现富一系列遥感任务在月球两极的含水永久阴影区和部分月球光照区,发现了月球水存在的矿物证据。运用高灵敏度的材料表征技术,人们陆续在部分阿波罗样品中发现了PPM(百万分之一)量级的月壤“水”(羟基OH-)。截至目前,现富返回的含水月壤中依然没有发现水分子(H2O)存在的确凿证据。分子水在月表的矿物存在形式也一直不为人知。
最近,材料中国科学院物理研究所陈小龙研究员,金士锋副研究员、博士生郝木难等与北京科技大学郭中楠副教授,天津大学殷博昊工程师,中国科学院青海盐湖所马云麒研究员等合作,在嫦娥五号带回的月球样本中,发现了月球上一种富含水分子和铵的未知矿物晶体。这一发现标志着首次在月壤中发现了分子水,同时揭示了水分子和铵在月球上的真实存在形式。
通过高精度的单晶衍射和化学分析,研究人员确定了该矿物的分子式为(NH4,K,Cs,Rb) MgCl3·6H2O,是一种水合矿物(图1)。其结构中含有多达六个结晶水,水分子在样品中的质量比高达41%(图2)。红外和拉曼光谱可以清晰的观察到水分子和铵的振动峰(图1),电荷密度分析可以分辨出水分子中的氢(图2)。该矿物的晶体结构与地球上近年来发现的一种稀有火山口矿物相同。在地球上,该类矿物是由热玄武岩与富含水和氨的火山气体相互作用形成,暗示了月球水与火山活动的紧密联系。
为了确保这一发现的准确性,研究人员进行了严格的化学和氯同位素(37Cl/35Cl)分析。纳米二次离子质谱(NanoSIMS)数据表明,该矿物的Cl同位素组成和地球矿物显著不同,其δ37Cl值高达24‰,与月球上的矿物相符(图3)。对该矿物化学成分和形成条件的分析,进一步排除了地球污染或火箭尾气作为这种水合物的来源。该六水矿物的存在对于月球火山气体的组成形成重要的约束。基于热力学分析,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Lengai火山相当(图4),这对于我们理解月球的演化过程具有重要意义。这些发现揭示了一个复杂的月球火山脱气历史。
这种水合矿物的发现还为我们揭示了月球上水分子可能存在的一种形式——水合盐。与易挥发的水冰不同,这种水合物在月球高维度地区(嫦娥5号采样点)非常稳定。这意味着,即使在广阔的月球阳光照射区,也可能存在这种稳定的水合盐,为月球资源的利用和探索提供了更为广阔的前景。月球表面水合矿物的发现标志着对月球水和铵研究的重大突破,也为未来月球资源的开发和利用提供了新的可能性。
相关成果以Evidence of a hydrated mineral enriched in water and ammonium molecules in the Chang'e-5 lunar sample 在线发表于 Nature Astronomy 2024,详细内容参见链接 https://doi.org/10.1038/s41550-024-02306-8,金士锋副研究员和郝木难为共同第一作者,陈小龙研究员为通讯作者。探月与航天工程中心为该研究提供了月壤样品(CE5C0400),该研究得到了中科院重点部署项目(ZDBS-SSW-JSC007-2),中科院网信专项(CAS-WX2021SF-0102)等项目的资助。
图1. ULM-1的照片和成分组成。a. CE5土壤样本的照片,b.ULM-1单晶照片,c. EDS光谱,d. EPMA光谱,e.拉曼光谱,f. IR光谱。
图2.ULM-1的晶体结构和电荷密度。
图3.不同地球和地外行星物质中氯同位素的分布。
图4.ULM-1结晶对月球火山气体中水逸度的限制。
封面图
- ·催化质料前沿钻研功能细选【第3期】 – 质料牛
- ·新华网联足《摩我庄园》共庆“中国农仄易远歉支节”——种天可能那末酷!
- ·《王牌竞速》中秋行动抢陈知 拼图小大做战,赏月赢时拆!
- ·数字EDA赋能RISC
- ·Adv. Mater.:氮异化碳笼包覆钴铱开金核调节碳催化析氢活性 – 质料牛
- ·新华网联足《摩我庄园》共庆“中国农仄易远歉支节”——种天可能那末酷!
- ·《宝可梦小大探险》代止国夷易近宣 探险家吴磊即将减进圆可乐岛
- ·天开储能Elementa金刚2开启下本场景小大规模拜托
- ·Adv. Mater. : 分级Z型α
- ·《好汉同盟足游》限量测试明日开启 宽厉克制已经成年人
- ·一战醉觉猎无单 《猎魂醉觉》X《真·三国无单8》联动正式开启
- ·少电科技尾坐小大规模斲丧车规级芯片废品的先进启拆基天即将降天
- ·北京交小大丁克俭&余宇Adv. Mater. : 概况碳环挨算梯度异化增长g
- ·沈梦溪化身“好食专主”,声誉中国节好谦支夷易近
- ·抖音界里若何改为红色
- ·《宝可梦小大探险》代止国夷易近宣 探险家吴磊即将减进圆可乐岛
- ·陕师小大刘去世忠传授课题组Appl. Mater. Interfaces. :高温深入情景制备晃动下效的有机CsPbBr3/CsPb2Br5钙钛矿太阳能电池 – 质料牛
- ·芯本携最新足艺战处置妄想明相2024上海国内嵌进式展
- ·中科院历程工程钻研所Cell Reports Physical Science:耦开核壳挨算与开金效应提降贵金属钯电催化功能 – 质料牛
- ·《横蛮与克制》玩法介绍丨横蛮奇不美不雅小大掀秘,占有阵势是闭头!
- ·苏州小大教黄小青Nano Energy:钴钼纳米片阵列做为下效且晃动的电极催化剂,用于总体水份化 – 质料牛
- ·西工小大李炫华团队Nat. Co妹妹un.:经由历程光热迷惑单相系统后退水的光催化制氢 – 质料牛
- ·中科院历程工程钻研所Cell Reports Physical Science:耦开核壳挨算与开金效应提降贵金属钯电催化功能 – 质料牛
- ·迈克我·戴我:家养智能将逾越以往足艺浪潮
- ·深圳小大教刘志远团队Sci. Rep.:超快捷超声振动压结制备块体纳米晶钛开金 – 质料牛
- ·慧能泰宣告240W五芯线专用eMarker芯片
- ·最新Nature: 删材制制斲丧下强度开金钢 – 质料牛
- ·科研数据可视化操做法式之IV visualization战XYView – 质料牛
- ·电子科小大&德国莱布僧茨质料钻研所Angew. Chem. Int. Ed.:4维DNA金纳米颗粒组件 – 质料牛
- ·济北小大教刘宏传授课题组Nano energy: 基于压电电子教效应的节能、齐柔性、下功能触觉传感器:操做有机场效应晶体管放大大压电旗帜旗号 – 质料牛
- ·佐治亚理工教院储能、催化规模教授简介 – 质料牛
- ·复旦小大教张个别教授:新型NIR
- ·天小大罗减宽等人 AFM:操做固体电解量界里晃动具备下容量、下锂操做率、贫电解量的下压锂金属电池的背/正极 – 质料牛
- ·哈财富(深圳)&澳小大 AM综述:具备微/纳米挨算的卤化物钙钛矿:从原判断散成战器件 – 质料牛
- ·一文读懂氮化教电催化中的底子知识 – 质料牛
- ·量子面 面明您心中的怀疑 / 量子面小大牛最新服赶紧递 – 质料牛
- ·曼彻斯特小大教Metall. Mater. Trans. A:温度对于热等静压304L不锈钢断裂韧性的影响 – 质料牛
- ·王秋去世&姚霞银 ACS Energy Lett.:基于单功能LGPS/Li界里的齐固态锂硫电池 – 质料牛
- ·金山办公宣告WPS AI海中版,操做亚马逊云科技天去世式AI足艺
- ·迈克我·戴我:家养智能将逾越以往足艺浪潮
- ·牛津Energ.Environ.Sci.:3D单连绝相有序陶瓷散开物微通讲异化电解量用于齐固态电池 – 质料牛
- ·华中科小大黄明ACS Nano:陷阱迷惑富电荷齐氟驻极体纳米纤维用于可一再操做多功瘦弱操持心罩 – 质料牛
- ·海康威视助力快递止业场景数字化
- ·《记川风华录》足游看齐州卫星宣告用意曝光!看齐州PV宣告!
- ·如下哪项行动,是我国今世文人喜爱正在上巳节做的
- ·雷曼光电助力内受古华电新能源智慧经营中间下效操持