月球上是否存在水，對于月球演化研究和資源開發(fā)至關(guān)重要。近年來，遙感數(shù)據(jù)表明月球光照區(qū)有水分子存在的跡象。針對當(dāng)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(xiàn)了百萬分之一量級的“水”（H＋、OH－或H2O），但沒有水分子存在的確鑿證據(jù)。

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(xiàn)了月球上一種富含水分子和銨的未知礦物晶體－－ULM－1。這標(biāo)志著科學(xué)家首次在月壤中發(fā)現(xiàn)了分子水，揭示了水分子和銨在月球上的真實存在形式。

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(xiàn)，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(xiàn)。該礦物分子式中含有多達六個結(jié)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察到源于水分子和銨的特征振動峰。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源提供了新線索。

氯（Cl）同位素為行星初始揮發(fā)分元素組成和巖漿活動去氣過程等提供重要依據(jù)。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(biāo)準物質(zhì)，該研究通過NH4Cl和MgCl2·6H2O合成了同構(gòu)標(biāo)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?。∟H4）MgCl3·6H2O標(biāo)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(biāo)準值用來校正月壤樣品中的基質(zhì)效應(yīng)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(chǔ)。

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)院重點部署項目（ZDBS－SSW－JSC007－2），中國科學(xué)院網(wǎng)信專項（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