科研進(jìn)展
青海鹽湖所氯同位素測定助力我國月壤研究取得新突破
月球上是否存在水，對于月球演化研究和資源開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。近年來(lái)，遙感數據表明月球光照區有水分子存在的跡象。針對當年采集的阿波羅月球樣品，科學(xué)家運用高靈敏度的表征技術(shù)，在部分玻璃和礦物中發(fā)現了百萬(wàn)分之一量級的“水”（H＋、OH－或H2O），但沒(méi)有水分子存在的確鑿證據。
近日，中國科學(xué)院物理研究所／北京凝聚態(tài)物理國家研究中心研究員陳小龍、副研究員金士鋒、博士研究生郝木難等，聯(lián)合中國科學(xué)院青海鹽湖研究所研究員馬云麒、實(shí)驗師魏琦、博士研究生顧煥恩等，在嫦娥五號帶回的月球樣本中，發(fā)現了月球上一種富含水分子和銨的未知礦物晶體－－ULM－1。這標志著(zhù)科學(xué)家首次在月壤中發(fā)現了分子水，揭示了水分子和銨在月球上的真實(shí)存在形式。
我國嫦娥5號采集的月壤樣品屬于最年輕的玄武巖，是迄今為止緯度最高的月球樣品，為月球水的研究提供了新機遇。這項研究基于單晶衍射和化學(xué)分析發(fā)現，這些月球水和銨以一種成分為（NH4，K，Cs，Rb）MgCl3·6H2O的水合礦物形式出現。該礦物分子式中含有多達六個(gè)結晶水，水分子在樣品中的質(zhì)量比高達41％。紅外光譜和拉曼光譜上均可以清晰地觀(guān)察到源于水分子和銨的特征振動(dòng)峰。晶體的電荷密度可以清晰地看到水分子中的氫。這為月球上的水和氨的來(lái)源提供了新線(xiàn)索。
氯（Cl）同位素為行星初始揮發(fā)分元素組成和巖漿活動(dòng)去氣過(guò)程等提供重要依據。準確測定月壤中的Cl同位素，首先要有與其含Cl礦物一致的標準物質(zhì)，該研究通過(guò)NH4Cl和MgCl2·6H2O合成了同構標準物質(zhì)（NH4）MgCl3·6H2O晶體，中國科學(xué)院青海鹽湖研究所采用高精度固體熱電離質(zhì)譜儀（TIMS，Triton）測定了 （NH4）MgCl3·6H2O標準物質(zhì)中Cl同位素組成，其δ37Cl值為：＋0.08±0.01‰（相對于ISL 354，SMOC），其標準值用來(lái)校正月壤樣品中的基質(zhì)效應和Nano－SIMS儀器測定Cl同位素造成的質(zhì)量分餾，從而為準確測定月壤ULM－1樣品中Cl同位素奠定了基礎。
該研究成果近日以Evidence of a hydrated mineral enriched in water and ammonium molecules in the Chang’e－5 lunar sample為題發(fā)表在Nature Astronomy 2024上。全文鏈接 https：／／doi．org／10.1038／s41550－024－02306－8。探月與航天工程中心為該研究提供了月壤樣品（CE5C0400），該研究得到了中國科學(xué)院重點(diǎn)部署項目（ZDBS－SSW－JSC007－2），中國科學(xué)院網(wǎng)信專(zhuān)項（CAS－WX2021SF－0102）等項目的資助。
不同陸地和地外儲庫中氯同位素組成的成分
