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2020年12月，大陸太空船「嫦娥五號」從月球帶回1731克土壤樣品，是人類首次獲得的月球表面年輕火山岩區樣品，近日中國科學家首次在上述月壤中發現分子水，並揭示水分子和銨在月球上的真實存在形式。 大陸中科院物理研究所近日發表文章稱，大陸科研人員近日在嫦娥五號帶回的月球樣本中，發現月球上一種富含水分子和銨的未知礦物晶體——ULM-1。這一發現標誌首次在月壤中未知礦物晶體ULM-1發現了分子水，同時揭示了水分子和銨在月球上的真實存在形式。 中科院物理所的文章指出，月球上是否存在水對月球演化和資源開發至關重要，並引發學術界長達半個多世紀的研究探索。對1969年至1972年採集的阿波羅樣品的研究表明，月壤中未發現任何含水礦物。此後，月球不含水成為月球科學的基本假設，對認識月球火山演化，月地起源等問題產生了重大影響。 直到1994年，由彈道飛彈防禦組織（原星戰計畫）和NASA共同執行的月球任務「克萊門汀」（ Clementine）探測器對月球兩極進行觀測，認為極區永久陰影區的月壤中可能存在水冰，開始改變這觀點。 中科院物理所說，2009年，印度的「月船一號」搭載月球礦物繪圖光譜儀，發現月球表面存在太陽風導致的羥基（OH-）和／或水分子訊號。同年，美國NASA發射的「月球觀測和傳感衛星」（LCROSS），以2.5公里／秒速度撞擊了月球永久陰影區，對撞擊塵埃的遙感測量顯示了水的訊號。最近，遠距探測資料表明月球光照區也有水分子存在的跡象。針對當年採集的阿波羅月球樣品，人們近年運用高靈敏度表徵技術（representation），在部分玻璃和礦物中發現了PPM（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。 基於單晶衍射和化學分析，研究發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。該礦物分子式中含多達6個結晶水，水分子在樣品中的品質比高達41%。在紅外線和拉曼光譜（Raman spectroscopy）上，均可清晰觀察到源於水分子和銨的特徵振動峰。晶體的電荷密度可清晰看到水分子中的氫。ULM-1的晶體結構和組成，與地球上近年發現的一種稀有火山口礦物相似。在地球上，該礦物是由熱玄武岩與富含水和氨的火山氣體相互作用形成，這一發現為月球上的水和氨的來源提供了新線索。 為確保這一發現的準確性，研究人員進行嚴格的化學和氯同位素（37Cl/35Cl）分析。納米二次離子質譜（NanoSIMS）資料表明，該礦物的Cl同位素組成和地球礦物顯著不同，其δ37Cl值高達24‰，與月球上的礦物相符。對該礦物化學成分和形成條件的分析，進一步排除地球污染或火箭尾氣作為這種水合物的來源。該六水礦物的存在對月球火山氣體的組成給出重要的約束。基於熱力學分析，當時月球火山氣體中水的含量下限與目前地球中最為乾燥的Lengai火山相當，這對理解月球的演化過程具重要意義。這些發現也揭示了一個複雜的月球火山氣體變化歷史。 中科院物理所文章表示，這種水合礦物的發現也揭示了月球上水分子可能存在的一種形式——水合鹽。與易揮發的水冰不同，這種水合物在月球高緯度地區（嫦娥5號採樣點）非常穩定。這意味即使在廣闊的月球陽光照射區，也可能存在這種穩定的水合鹽，為月球資源的利用和探索提供更廣闊的前景。月球表面水合礦物的發現標誌著對月球水和銨研究的重大突破，也為未來月球資源的開發和利用提供了新的可能性。

大陸吉林大學科研人員對嫦娥五號鑽採岩屑月壤（No. CE5Z0806YJYX004）的觀察分析，首次發現了天然形成的少層石墨烯。這一發現為人類認識月球的地質活動和演變歷史以及月球的環境特點提供了新的見解。 據估計，星際碳總量中約1.9%是以石墨烯的形式存在，其形態和性質由特定的形成過程決定，因此天然石墨烯可以為星體的地質演化和月球的原位資源利用提供重要的參考和訊息。 全球建築規模最大的天文館上海天文館開館時，當天的開館儀式上，與會嘉賓為「天外來物」——月壤入館揭幕。該部分月壤樣品被封裝在水晶球中，供觀眾近距離觀看。大陸的科研團隊在月壤樣品含碳量相對較高的位置採集了拉曼光譜，確認了月壤樣品中石墨碳的結晶質量相對較高。科研人員認為，月壤樣品中存在碳的區域含有鐵化合物，這與石墨烯的形成密切相關。 科研團隊通過掃描電子顯微成像、透射電子顯微成像等多種表徵技術的綜合運用及測試結果的多方面嚴謹比對分析，探究並證實了月壤樣品中檢測到的石墨碳就是少層石墨烯。科研團隊還指出，少層石墨烯和石墨碳的形成可能源於太陽風和月球早期的火山噴發共同誘導的礦物催化進程。 此項研究由吉林大學鄒猛、張偉、李秀娟及中國科學院金屬研究所任文才等人開展，研究工作得到了大陸國家航天局探月與航天工程中心支持。最近該研究成果在《 National Science Review》期刊上發表。 2020年12月，嫦娥五號從月球帶回1731克月壤樣品，這是人類首次獲得的月表年輕火山岩區樣品，也是中國大陸科學家第一次擁有屬於自己的地外天體返回樣品。 截止到今年6月初，嫦娥五號月壤樣品已完成向40家科研機構的114個科研團隊發放258份77.7克，目前已有多個領域70餘項嫦娥五號月球樣品研究成果在中外重要學術期刊發表。