研究表明地球和月亮有共同的水源

一项新的研究使用多收集器离子微探针研究月球岩石和地球上的氢-氘比率，这表明月球上的水是45亿年后一次大碰撞从地球上送出一堆碎片形成月球后的剩余物。前。

罗德岛州普罗维登斯市（布朗大学）—新的研究发现，月球幔中的水来自原始陨石，据认为，该陨石是地球上大部分水的来源。这些发现对月球形成过程提出了新的疑问。

人们认为，月球是由45亿年前地球历史上很早的一个巨大物体撞击地球时留下的碎片盘形成的。长期以来，科学家一直认为，这种大小的撞击所产生的热量会导致氢和其他挥发性元素沸腾到太空中，这意味着月球一定是从完全干燥的状态开始的。但是最近，美国宇航局的太空船和对阿波罗飞行任务的样本进行的新研究表明，月球实际上在其表面和下方都有水。

通过显示月球和地球上的水来自同一来源，这项新的研究提供了更多证据证明月球的水一直存在。

该研究的主要作者，布朗大学地质科学副教授阿尔伯托·萨尔（Alberto Saal）表示：“对我们发现的最简单的解释是，巨大的撞击发生时，原始地球上就有水了。”“其中一些水幸免于难，这就是我们在月球上看到的。”

这项研究是由华盛顿卡内基研究所的Erik Hauri，凯斯西储大学的James Van Orman和布朗的Malcolm Rutherford共同撰写的，并在《科学快报》上在线发表。

为了找到月球水的起源，萨尔和他的同事研究了从阿波罗任务带回的样本中发现的熔体包裹体。熔体包裹体是火山玻璃的细小点，被困在称为橄榄石的晶体中。晶体可以防止喷发时水逸出，并使研究人员能够了解月球内部的情况。

豪里（Hauri）领导的2011年研究发现，熔融包裹体中含有大量的水，实际上与地球海底形成的熔岩一样多。这项研究旨在找到该水的来源。为此，Saal和他的同事研究了夹杂物中捕获的氢的同位素组成。萨尔说：“为了了解氢的来源，我们需要一个指纹。”“用作指纹的是同位素组成。”

研究人员使用卡内基（Carnegie）的Cameca NanoSIMS 50L多收集器离子微探针，测量了样品中氘的量与常规氢的量。氘是具有额外中子的氢的同位素。来自太阳系中不同位置的水分子具有不同数量的氘。通常，离太阳较近的物体比氘更远的氘。

萨尔和他的同事发现，熔体夹杂物中的氘/氢比率相对较低，与碳质球粒陨石中发现的比率相当，碳质球粒陨石是起源于木星附近小行星带的陨石，被认为是太阳系中最古老的天体之一。这意味着月球上的水的来源是原始的陨石，而不是某些科学家认为的彗星。

彗星像陨石一样，会携带水和其他挥发物，但是大多数彗星是在太阳系的远处形成的，称为“奥尔特云”。由于它们离太阳太远了，它们的氘/氢比率往往很高-比月球内部的比率高得多，月球内部是本研究的样本来源。

“测量本身非常困难，”豪里说，“但新数据提供了迄今为止最好的证据，即含碳球粒陨石是地球和月球乃至整个内部太阳系中挥发物的常见来源。”

萨尔说，最近的研究发现，地球上多达98％的水也来自原始陨石，这表明地球上的水和月球上的水是一种常见的来源。萨尔说，最简单的解释方法是，水已经存在于地球早期，并已转移到月球。

这一发现不一定与月球是由对早期地球的巨大撞击形成的观点相矛盾的，但存在一个问题。如果月球是由来自地球的物质制成的，那么两者之间的水将共享一个共同的水源，这是有道理的。但是，仍然存在这样的问题，即水如何能够在如此剧烈的碰撞中幸存下来。

萨尔说：“这种冲击并没有导致所有的水都流失。”“但是我们不知道该过程将是什么。”

研究人员说，这表明我们尚不清楚行星和卫星是如何形成的一些重要过程。

范·奥曼说：“我们的工作表明，即使是高度挥发性的元素，在巨大的冲击下也可能不会完全消失。”“我们需要回到制图板上，进一步了解巨大影响的作用，我们还需要更好地处理月球上动荡的库存。”

该研究的资金来自NASA的宇宙化学和LASER计划以及NASA月球科学研究所。

出版物：Alberto E. Saal等人，“月球火山玻璃和熔体包裹体中的氢同位素揭示了碳质球粒陨石的遗产”，科学，2013年； DOI：10.1126 / science.1235142

图像：NASA / JPL / USGS