美国国家科学院院刊解释为什么低纬度阿波罗样品没水

之前研究中，科学家们已经发现月表有水，并认为太阳风、火山喷发、小行星和彗星均可能是重要来源。但是，上述哪个来源更重要？这些水又是如何保存下来的？尚无明确答案。
此次研究者们针对上述问题，从两份嫦娥五号月表样品中，选取了17个月壤颗粒，其成分包括硅酸盐矿物(橄榄石、辉石、长石)和石英。
需要明确的是，此番研究者们所说的水，并非通常所说的液态水，而是月壤中的“结构水”，主要以羟基形式存在于矿物中，加热是从中获取液态水的常见方式之一。在具体研究过程中，由于水的主要组成元素是氢，研究者一般用氢含量表示水含量。
针对不同矿物，他们继续由表及里，利用纳米离子探针，结合最新研发的超高空间分辨的深度剖面分析技术，分析了氢及同位素的含量。结果显示，斜长石、辉石等表面有太阳风损伤的矿物，其氢元素含量也大致集中在损伤区域(下图为灰色)，在矿物内部越深的区域，氢元素含量越少。到了矿物表面300nm以下，几乎氢元素含量趋于稳定。



那么，为什么之前探月任务没发现该现象？
研究者又对比之前阿波罗任务中的样本不同深度的含氢量。明显看出，嫦娥五号所得样本，土壤表层氢元素含量(蓝线)高于之前探月任务。
团队猜测，此次与之前收集样本纬度不同，造成了这一现象。
为此，他们基于样本再加热实验分析结果，模拟了不同温度下，月壤颗粒保存太阳风氢的数值多少，根据模拟情况，研究者认为月球高纬度地区因温度不同，土壤表面氢含量更高，预计具体数值达560ppm。
这同绕月轨道飞行器所获取的遥感结果范围(约400-700ppm)的确一致。由此，他们认为太阳风形成的水可在月表的中、高纬度地区得到较好保存。
这也解释了——为什么之前美国阿波罗任务和苏联月球号没发现大量太阳风带来的水？