우리는 처음으로 달 토양에서 물을 발견했습니다. 어떤 야채를 재배할 예정인가요?

우리에게 가장 가까운 천체인 달은 수천 년 동안 인간의 관심을 받아 왔습니다. 물은 생명의 원천입니다. 달에 물이 존재하는지에 대한 질문은 수십 년 동안 과학자들을 혼란스럽게 했습니다. 최근 중국 창어 5호 임무에서 가져온 달 토양 샘플에서 중국과학원 물리학연구소 Chen Xiaolong 팀이 물 분자와 암모늄이 풍부한 광물 결정 을 발견했습니다. ——ULM-1 [ ^1] 이번 발견은 달에 물이 존재한다는 새로운 '확실한' 증거를 제공하며 미래 심우주 탐사의 무한한 가능성을 예고하며 우리에게 무한한 상상력을 선사합니다...

달에서 야채를 재배하는 우주비행사의 상상丨그림은 AI가 생성한 것입니다

01,

창어의 주요 발견 5

달에 물이 있나요?

이 문제는 수십 년 동안 과학자들을 당황하게 했습니다. 1969년에서 1972년 사이에 수집된 아폴로 샘플에 대한 연구에 따르면 달 토양에서는 수화 미네랄이 발견되지 않은 것으로 나타났습니다. 그 이후로 "달이 건조하다"는 것은 한때 달 과학[2]의 기본 합의가 되었습니다. ^{그러나 최근 몇 년간의 원격 탐사 및 직접 충돌 임무를 통해} 달에 물이 있을 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다

. 첫 번째는 달 극 근처

영구적으로 그늘진 분화구 에서 많은 수의 물 분자 [3] 를 감지한 것입니다. 이 물 분자는 보통 물얼음^{의 형태로 존재한다고 생각됩니다.}

달의 2층 영역에 있는 물얼음丨이미지 출처 참조 [2](왼쪽) 달의 북극과 남극에 물얼음(하늘색 점)이 포함된 위치. 기본 이미지의 회색조는 표면 온도를 나타냅니다. 색상이 어두울수록 더 차갑습니다. (오른쪽) 물 얼음이 포함된 세 영역의 반사 스펙트럼 예

또한 물 분자의 존재 징후가 발견되었습니다.

고위도 조명 지역

, 달의 물

이 얼음이 아닌 다른 형태로 존재할 수 있음을 보여주는 [4]. 그러나 달의 고위도 지역과 극지방의 샘플이 부족하여 물 분자의 존재에 대한 결정적인 증거는 아직 없습니다.

"Chang'e-5" 탐사선丨Source Network2020년 12월 17일 Chang'e-5 샘플 모듈이 내몽고 Siziwang Banner에 성공적으로 착륙하여 1,731g의 달 샘플을 가져왔습니다. .

우리나라가 외계 물체 샘플 수집을 완료한 것은 이번이 처음이고, 인류가 새로운 달 샘플을 채취한 것도 44년 만에 처음입니다.

창어 5호 임무는 달의 북위 43.058° 지역에서 달 토양 샘플을 성공적으로 채취했습니다. 이 착륙 지점의 위도는 아폴로 및 달 임무의 위도보다 훨씬 높습니다. 지금까지의 위도

. 창어 5호가 얻은 달 토양 샘플은 달 물 연구에 새로운 기회를 제공합니다. 02,

이번에 발견된 '물'은 정확히 무엇인가요?

달에는 태양 복사를 차단할 대기가 거의 없기 때문에, 태양이 달 표면에 닿으면 온도가 섭씨 120도까지 올라갈 수 있습니다. 이렇게 고온 환경에서는 액체의 물은 모두 증발하기 때문에 사람들은 달에 액체의 물이

존재하는이 불가능하다고 생각합니다. 그렇다면 이번에 발견된 물은 무엇일까? 당신이 알아야 할 것은 과학자들이 연구한 "물"은 사람들이 마시는 "물"이 아니라는 것입니다. 여기에서 분광계에 의해 검출된 "물"은 미네랄의 물 분자 또는 수산기를 말하며 특정 조건에서 우리가 마시는 물로 전환될 수 있습니다.

이 미네랄 워터는 어떻게 발견되었나요? 창어 5호가 가져온 달 토양 중 우리나라 과학 연구팀이 달 토양 샘플 CE5C0400에서 1,000개 이상의 광물 조각을 선별한 것으로 밝혀졌습니다. 이 잔해 중에서 과학자들은 각기둥 모양의 판 모양의 투명한 결정을 발견했습니다. 이 알려지지 않은 달 광물은

ULM-1(알려지지 않은 달 광물-1)으로 명명되었습니다.

ULM-1 단결정 사진丨출처 참조 [1]

과학자들은 다양한 장비를 사용하여 ULM-1의 화학적 조성을 분석했습니다. 이 광물에는 물과 암모늄이

(NH4,K,Cs,Rb)

MgCl3·6H2O 조성의 수화물로 존재하는 것으로 밝혀졌습니다. 이 수화물의 분자식에는 무려 6개의 크리스탈 워터가 포함되어 있으며, 샘플 내 물 분자의 질량 비율은 41%에 달합니다.

이 발견의 정확성을 보장하기 위해 과학자들은 엄격한 화학 및 염소 동위원소 분석도 수행했습니다. 나노이차 이온 질량 분석 데이터는 이 광물의 염소 동위원소 구성이 지구 광물의 구성과 상당히 다르며 달의 광물과 일치한다는 것을 보여줍니다. 연구원들은 또한 광물의 화학적 조성과 형성 조건을 분석하여 이 수화물의 출처가 지구 오염이나 로켓 배기가스라는 가능성을 더욱 배제했습니다. 그러므로 이 광물은 진짜 "달의 물"이다.

달에서 ULM-1 형성에 대한 렌더링丨 출처: 중국과학원 물리학 연구소

이 수화 광물의 발견으로 달에 물 분자가 존재할 수 있는 형태가 밝혀졌습니다. -

수화 소금. 휘발성 물얼음과 달리 이 수화물은 달의 고위도(창어 5호 샘플링 장소)에서 매우 안정적입니다. 이는 이 안정한 수화 소금이 달의 햇빛이 비치는 광활한 지역에도 존재할 수 있다는 것을 의미합니다.

03, 달에 있는 물은 어디서 오는 걸까요?

많은 과학자들의 광범위한 실험실 연구와 원격 감지 탐사에도 불구하고 달물의 기원과 화학적 형태는 여전히 파악하기 어렵습니다. 과학자들은

달의 물은 주로 다음 세 가지 소스에서 나온다고 제안합니다.

태양풍

태양풍은

플라즈마와 고에너지 입자로 구성된 전하 입자의 흐름입니다. 태양 표면에서 분출되어 바깥쪽으로 퍼집니다. 태양풍의 수소 이온은 달 표면의 산소와 결합하여 물 분자 또는 수산기를 형성합니다. 이러한 수소 이온은 달 표면을 관통하여 달 내부로 들어갈 수도 있는 고에너지 전하 입자이며, 달 내부 물질의 산소와 결합하여 물 분자를 형성합니다. 이 방법은 달에서 물을 인공적으로 "생성"하는 데에도 사용될 수 있습니다.

태양 표면의 고속 수소 이온이 달 표면에 주입되어 달 표면의 토양 입자丨이미지 출처 참조 [5]

운석 충돌

많은

소행성 그리고 혜성이 달을 지나가면 그 영향으로 물과 기타 휘발성 물질이 생길 수 있습니다. 또한, 유성이 달 표면에 부딪힐 때 발생하는 고온은 달 토양을 녹이게 됩니다. 이러한 자연 활동 중에 수천도에 달하는 고온이 발생하는 경우가 많으며, 이는 주변 토양을 녹여 결국 유리를 형성하기에 충분합니다. 재료같은. Chang'e 5의 또 다른 연구에 따르면 [6], ^{달에 물을 밀봉하는 유리구슬의 존재는 작은 천체와 미세 운석의 충돌로 인해 발생했으며, 충돌 중에 생성된 고온이 달 토양을 녹였습니다. , 서서히 냉각시키면 물을 함유한 유리구슬이 형성된다. 이 유리구슬은 "}충격 유리구슬"이라고 불리며 달의 "미니 저수지"일 수도 있습니다.

지구에서 발견된 두 개의 충격 유리구슬은 특히 흑요석과 비슷합니다丨Source Network

달의 "지역 물"

일부 과학자들은 달이 형성되었을 때 물이 있었다고 믿습니다. 달은

45억년 전에 형성되었고, 그 당시 달에는 물이 존재했을 수도 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 달의 분화구 호수 구조에서 물의 흔적을 발견했는데, 이는 형성 중 화산 활동으로 인해 발생했을 수 있습니다. 달의 내부에는 화산 활동이나 기타 수단을 통해 표면으로 방출되는 물이 포함되어 있을 수도 있습니다.

달이 지구와 다른 천체의 충돌에서 유래했다는 이론도 있습니다. 최종 분석에서는 물이 지구丨Source Network에서 비롯될 수 있습니다. 달에 물. 이전에 발견된 달의 물은 일반적으로 태양풍, 혜성, 운석과 같은 외래의 원천에 기인한 것으로 알려져 있지만, 이번 연구에서는 ULM-1에 포함된 물이 달의 "국지적 물"일 가능성이 더 높다는 것을 보여줍니다. 6수화물은 얼음에 비해

더 큰 열 안정성

을 갖고 있으며, 이는 높은 위도 위치와 결합되어 햇볕이 잘 드는 달에서 오랜 기간 동안 분자 물을 보존하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이번에 발견된 ULM-1의 결정 구조와 구성이 최근 몇 년 동안 지구에서 발견된 희귀한 분화구 광물과 유사하다는 점도 언급할 가치가 있습니다. 지구상에서 광물은 뜨거운 현무암과 물과 암모니아가 풍부한 화산 가스의 상호 작용에 의해 형성됩니다.

04, 달에서 물의 용도는 무엇인가요?

달에 안정적으로 존재할 수 있는 물을 찾는 것은 미래 달 자원의 개발과 활용에 새로운 가능성을 제공합니다.

우선, 물은 생명의 원천입니다. 우주비행사가 달에서 장기 탐사 임무를 수행할 때 많은 식수가 필요합니다. 달에서 물 공급원을 찾을 수 있다면 지구에서 물을 운반하는 데 드는 비용이 크게 줄어들 것입니다. 게다가 이 물은 식물 재배와 농업 생산에도 사용될 수 있습니다. 달 기지에 일부 야채, 식량 작물 등을 심으면 부분적인 식량 자급률을 달성하고 지구에서 식량을 운송하는 데 드는 비용과 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이번 발견에 대해 Chen Xiaolong 연구원은 "이런 종류의 수화 광물에는 암모늄이 풍부합니다. 암모늄은 질소 비료입니다. 우리가 지구상에서 사용하는 것은 중탄산암모늄입니다. 또한 소량의 칼륨도 있는데, 이는 "이 발견은 미래에 인간이 달에서 작물을 재배할 수 있는 큰 가능성을 제공합니다." 또한 물을 전기분해하면 산소와 수소를 생산할 수 있습니다. 산소는 우주 비행사가 호흡하는 데 사용할 수 있으며, 수소는 달 탐사선 및 기타 장비의 작동을 지원하는 연료로 사용할 수 있습니다.

미래 달 기지에 대한 상상丨그림은 AI에 의해 생성됩니다

간단히 물은 미래 달 기지 건설에 중요한 응용 분야가 많습니다. 인간이 달에 기지를 건설하고 그곳에 오랫동안 머무르고 싶다면 달의 수자원 이용을 극대화해야 합니다. 물론 달의 물은 활용하기가 그리 쉽지 않습니다

. 달에 있는 물의 대부분은 극한 환경에 존재하기 때문입니다.

이러한 수자원을 추출하고 처리하는 것은 엄청난 기술적 도전이 될 것입니다.

05, 결론

달 물에 대한 연구가 끝나려면 아직 멀었습니다. 과학연구자들의 입장에서는 달에 물이 존재하는지 확인하고 물의 양을 추정하는 것이 '달과학연구기지'와 '달마을'을 계획하고 건설하는 데 있어 매우 중요한 일이다. 새롭게 발견된 물 분자의 존재 형태는 달 자원 개발과 활용에 대한 새로운 아이디어를 제공하며, 향후 달 자원 개발 모델을 바꿀 수도 있다. 계획에 따르면 우리나라가 나중에 발사한 창어 6호와 창어 7호도 계속해서 현장 및 궤도 규모에서 달 표면수의 함량과 분포를 탐지할 예정이다. Chang'e 6 및 Chang'e 7. 목표 달성을 위한 지원을 제공합니다.

창어 5호의 달 토양 샘플에서 분자수 의 발견은 의심할 여지 없이 중요하고 흥미로운 발견입니다. 달의 수자원 개발에는 많은 어려움이 있지만 과학과 기술의 지속적인 발전으로 달의 수자원에 대한 이해도가 높아져 장기 거주가 가능해질 것이라고 믿습니다. 향후 달에서의 자원 활용에 대한 중요한 지원입니다.

아마도 언젠가 우리는 정말로 달에서 살고, 야채를 재배하고, 녹색 달을 볼 수 있는 날이 올 것입니다.

기사 표지 이미지는 AI가 생성한 것으로 실제가 아닙니다. 참고자료

[1]Jin, S., Hao, M., Guo, Z. et al. Chang'e-5 달 샘플에서 물과 암모늄 분자가 풍부한 수화 미네랄의 증거. Nat Astron(2024).

[2]Team LSPE. Apollo 12[J]의 달 샘플에 대한 예비 조사 Science, (1970), 167(3923): 1325-1339.

• [ 3 ]Li, S., Lucey, P. G., Millliken, R. E., Hayne, P. O., Fisher, E., Williams, J. P., ... & Elphic, R. C.. 달 극지방에서 표면에 노출된 얼음의 직접 검출 LPI 기여. , 2018), 2087.

• [4] Honniball, C. I. 외 SOFIA가 햇빛에 비추는 달에서 분자수를 검출했습니다(2021).

• [5] -Long Hao, Li, et al. 이미징 기술을 통한 100nm 규모의 NanoSIMS 황 동위원소 분석, Frontiers in Chemistry, 11, (2023).

• [6]Honglei Lin et al., 물의 현장 검출 the Moon by the Chang'E-5

  lander.Sci
.Adv.8,eabl9174(2022).
과학자들이 처음으로 반환된 달 토양에서 분자수를 발견했습니다. Science Network

• 달에서 발견된 물 분자가 풍부한 광물이 토양에서 발견됐다, 중국과학원의 소리

• 水分子が豊富な鉱物が、中国科学院物理研究所グループA02の月の土壌で発見されました

この記事はWeChatパブリックアカウントからのものです:WeChatパブリックアカウント(ID:null)、著者: Gongzi

위 내용은 우리는 처음으로 달 토양에서 물을 발견했습니다. 어떤 야채를 재배할 예정인가요?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!