第一次！嫦娥五号发现月球天然玻璃：建基地的好材料
2023-05-07 23:03:34 快科技
快科技5月7日消息，中科院物理研究所近日发布消息，揭秘了嫦娥五号带回的月壤样品中的天然玻璃物质。
(相关资料图)
大家可能不知道，玻璃是自然界中普遍存在的天然物质，月球表面就有火山喷发、地质运动、陨石撞击等活动产生的丰富的玻璃物质，甚至可以稳定存在亿万年。
对于嫦娥五号带回的迄今最高纬度、最年轻的月壤样品，中科院物理研究所、北京凝聚态物理国家研究中心开展了系统的物质科学研究。
通过综合分析月壤中玻璃/非晶物质的形态、成分、微观结构和形成机制，研究团队发现了多种类型、不同起源的月球玻璃物质，构建了月壤玻璃/非晶相的分类目录，并从玻璃形成的角度揭示了采样点月球表面的空间环境特征及其对月表物质的改造作用。
研究发现，月球表面存在着固、液、气多种转变路径的玻璃起源。
月球表面频繁遭受陨石及微陨石撞击，导致矿物熔化和快速冷却，产生了各种形态的玻璃物质，包括旋转形状的玻璃珠（球状、椭球状、哑铃状等）、气孔构造的胶结质、流体形态的溅射物等。
这些撞击起源的玻璃物质，记录了月球表面从数千米到纳米的多尺度撞击事件，而相关凝固玻璃的形态，取决于撞击温度主导的玻璃形成液体的粘度，由此可反演陨石的撞击强度。
嫦娥五号月壤中球状、椭球状、哑铃状等旋转特征的玻璃珠
嫦娥五号月壤中不同长径比的玻璃纤维
尤为值得注意的是，嫦娥五号月壤中的玻璃物质，具有一些和美国阿波罗月壤显著不同的特征。
首先，研究团队在嫦娥五号月壤中首次报道了天然存在的玻璃纤维。
这些具有超高长径比的玻璃纤维，形成于撞击过程中粘稠液体的热塑成型，就像是实验室中通过热拉拔的方法制造非晶丝一样。
和低长径比的玻璃珠相比，形成玻璃纤维的液体粘度更高，意味着对应的撞击温度和撞击速率更低，反映了月球表面较为温和的微撞击事件。
这些天然的玻璃纤维证明，月壤具有良好的玻璃形成能力和优异的加工成型特性，肯定了在月球表面就地取材利用月壤加工生产玻璃建材的可行性，将为未来月球基地建设提供重要支撑。
此外，嫦娥五号月壤表面的纳米沉积非晶层，远薄于阿波罗月壤样品，而且几乎不含有难熔元素以及纳米金属铁颗粒，仅由Si和O组成。
这说明，气化月表物质的微陨石撞击强度更低，导致每次撞击事件产生的热蒸汽量更少，而且温度更低不足以气化其他难熔元素。
这一发现不仅成功解释了嫦娥五号月壤高风化程度和低玻璃含量的矛盾，也对着陆区月球表面的太空风化、光谱特征和水含量等科学问题的研究具有指导意义。
嫦娥五号月壤颗粒表面的气相沉积非晶层
月球表面各类玻璃物质的不同起源示意图
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