月球沒有地球那樣的磁場(chǎng)保護(hù)，因此其表面長(zhǎng)期暴露在太陽的高能粒子流，即太陽風(fēng)的轟擊之下。這些高能粒子主要由帶正電的氫離子構(gòu)成，當(dāng)它們撞擊月球表面時(shí)，會(huì)捕獲電子成為氫原子。這些氫原子隨后能夠穿透月球表面的塵土和巖石層，與氧結(jié)合生成羥基和水分子。

為了驗(yàn)證這一理論，美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的行星科學(xué)家Li Hsia Yeo領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。他們使用了阿波羅17號(hào)任務(wù)帶回地球的兩份月球風(fēng)化層樣本，一份來自韋塞克斯裂谷，另一份則取自南馬斯隕石坑的邊緣。實(shí)驗(yàn)前，研究團(tuán)隊(duì)先在真空爐中烘焙這些樣本，以去除可能吸收的地球水分。

接著，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)模擬月球環(huán)境的裝置，包括真空室和微型粒子加速器。他們用粒子加速器轟擊樣本，模擬太陽風(fēng)的作用，并持續(xù)觀察樣本化學(xué)成分的變化。這一復(fù)雜裝置的設(shè)計(jì)和組裝經(jīng)過了多次迭代，最終成功排除了所有可能的污染源。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在模擬太陽風(fēng)的作用下，樣本中的羥基和水分子數(shù)量有所增加。這一發(fā)現(xiàn)通過紅外光譜分析得到了證實(shí)，即在水分吸收能量的特定波長(zhǎng)（約3微米）處，光信號(hào)出現(xiàn)了下降。這表明太陽風(fēng)確實(shí)能夠在月球表面形成水資源。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)樣本被加熱到月球白晝一側(cè)的典型溫度（約126攝氏度）并持續(xù)24小時(shí)后，與水相關(guān)的分子數(shù)量會(huì)減少。然而，當(dāng)樣本冷卻后再次用模擬太陽風(fēng)轟擊時(shí)，這些分子又重新出現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)表明，太陽風(fēng)能夠持續(xù)補(bǔ)充月球表面的水資源，盡管數(shù)量可能有限。

Li Hsia Yeo表示：“僅憑月球土壤和太陽提供的基本成分——?dú)?，就有可能?chuàng)造水。這是令人難以置信的?！边@一發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了長(zhǎng)期存在的理論，還為月球水資源的可持續(xù)性提供了新的評(píng)估視角。

此前的月球任務(wù)觀測(cè)還發(fā)現(xiàn)月球稀薄的大氣中存在大量氫氣?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這些氫氣可能是由太陽風(fēng)驅(qū)動(dòng)的加熱過程促進(jìn)的，即月球表面的氫原子結(jié)合成氫氣后逸散到太空。然而，這項(xiàng)新研究表明，這一過程還有一個(gè)意外的好處：剩余的氧原子可以與太陽風(fēng)反復(fù)轟擊形成的氫原子結(jié)合，為月球上可再生的水形成提供條件。

這項(xiàng)研究成果已于今年3月發(fā)表在《JGR Planets》期刊上。隨著對(duì)月球水資源研究的不斷深入，我們有望在未來揭開更多關(guān)于月球的神秘面紗。