月球的水來自哪裡？ 都去了哪裡？

阿波羅太空任務中的宇航員從月球表面帶回的月球岩石碎片正在為我們這個星球的生命之水來自何處提供新的見解。

下次喝水，花點時間考慮一下它的來源。它可能從當地水庫到您的家裡水龍頭，而瓶裝水可以完全來自另一個國家的泉水。

但是新的研究表明，我們飲用並依賴於維持地球上生命的水可能起源於更遙遠的地方：外太空。

對阿波羅宇航員在20世紀60年代和70年代帶回的月球岩石碎片的最新分析表明，我們星球上的大部分水都是由45.4億年前形成的小行星和彗星與地球相撞而產生的。

這項利用現代技術研究岩石中化學痕跡組成的研究，也提供了新的證據來支持關於月球本身如何形成以及如何在其表面發現水的理論。

法國巴黎地球物理研究所的化學家弗雷德瑞克·莫伊尼爾（Frédéric Moynier）教授說：“月亮就像一個時間膠囊，它的岩石比我們在地球上找到的任何東西都要古老，因此它們擁有大量有價值的信息。”

火山活動和構造板塊的連續運動摧毀了地球上所有最古老的岩石。在格陵蘭島等少數地方發現的最古老的，僅有38億年的歷史。

然而，月球岩石自45.1億年前形成以來基本保持不變。隱藏在岩石中的礦物質中含有少量的化學物質，如鋅，鉀，銅，鉻甚至水，去年也發現它們存在於月球表面的隕石撞擊坑中的小型凍結沉積物中。這些化學物質因其相對較低的沸點而被稱為揮發物，這意味着它們可以從行星或月球表面蒸發。

通過觀察月球岩石中這些揮發物的不同同位素的相對數量，像莫伊尼爾教授這樣的科學家將有關月球早期歷史的信息拼湊在一起，並將其與我們在地球上發現的相比較。

這些同位素的比例就像一個指紋，可以用來匹配地球和月球上發現的物質的來源。英國開放大學行星科學系的馬赫什·阿蘭德（Mahesh Anand）博士一直在使用復雜的光譜技術來研究被月球礦物質中磷灰石礦物晶體中捕獲的揮發性同位素。

然後，他和他的同事將這些與地球上揮發物的同位素組成，以及小行星和彗星上發現的同位素組成進行了比較。

三年前，阿蘭德博士參與了一項研究，該研究提出地球和月球上80-90％的水，來自類似小行星。

去年，他和他的團隊根據對地球和月球岩石中氧同位素的高精度分析發表了進一步的研究結果，發現兩個兩者之間的同位素特性只有很小的差異。

阿蘭德說：“如果在月球形成後水纔到達，那麼兩者的同位素指紋就會大不相同，這表明地球和月球同時獲得了水。”

Theia假說

研究指向了這樣的一種理論，即一個名為Theia的火星大小的原行星在45.4億年前墜入地球，拋出水或蒸氣以及碎片，最終凝結成月球。

那麼月亮的水去了哪裡？這就是莫伊尼爾教授正在致力研究的東西。他正在領導一個名為PRISTINE的項目，旨在測量月球岩石中揮發物的同位素水平，以瞭解月球上的水發生了什麼。

莫伊尼爾教授說：“同位素之間的差異是重量，因為原子核中有不同數量的中子，當你加熱鋅，鉀和水等揮發物時，同位素的行為方式不同。較輕的同位素會更容易變成蒸氣，而較重的則會殘留在殘留物中。”

通過觀察40多個阿波羅岩石樣本中重同位素與輕重同位素的比例，莫伊尼爾教授和他的團隊將月球上水和其他揮發物的一些歷史拼湊在一起。

他們專注於固體揮發物如鋅和鉀，因為它們在月球岩石中的濃度相對高於水。

他解釋說：“水是如此易變，以至於月球岩石中的水很少，這使得我們正在處理的小樣本中很難檢測到，因此，我們可以使用鋅，鉀和銅等其他揮發物作為代理，可以告訴我們水的變化情況。即使這樣，月球岩石中的鋅也比地球上的鋅少100倍。”

莫伊尼爾教授及其同事發現，除了含有少量鉻，鋅和其他固體揮發物之外，月球上的痕跡與地球相比具有不同的同位素比率，它們的同位素更重。這表明月球在某些時候通過蒸發耗盡了這些揮發性元素。

他認為，它們不是在最初將月球從地球上劈開的巨大沖擊中迷失，很可能是在以後的某個時候失去了水和其他揮發物。

在巨大的撞擊之後月球開始形成之後，它的表面仍然保持着數百萬年的熔化狀態。這個巖漿海洋被認為是導致月球表面可見的明顯的光明和黑暗區域的原因。

由於同位素分佈取決於溫度，我們可以用溫度告訴我們發生了什麼。他的團隊使用鉻同位素來校準其在月球樣本中看到的溫度。

他們發現，揮發物並沒有在極端高溫下失去。

莫伊尼爾教授說：“我們看到的是月亮在巨大的撞擊本身中失去了它的揮發物，但可能在之後的一百萬年左右時間發生的。它們蒸發了，但由於地球的引力，他們可能會重新回到地球上。所以我們地球的一些水和其他揮發物來自月球。不是很多，而是一些。”

在1972年美國宇航局的阿波羅17號載人飛行任務期間，從月球各種區域蒐集了樣本聚，包括表面岩石，在地表下鑽出的岩心和來自撞擊坑的材料。

研究人員目前已經能夠尋找由流星體撞擊引起的磷灰石晶體的震蕩跡象。他們發現雖然一些樣品顯示出明顯的老化跡象，但同位素組成基本上不受影響。

這表明，盡管月球上的隕石轟擊，但這些岩石中的水等揮發物並沒有被改變，像磷灰石晶體。