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昨日、記者らは中国科学院物理研究所から、中国の科学研究チームが嫦娥５号が持ち帰った月のサンプルから水分子とアンモニウムが豊富な月面の鉱物結晶を発見したことを知った。この発見は、帰還した月の土壌から水の分子が発見されたのは初めてであり、月上の水分子とアンモニウムの本当の姿が明らかになりました。

月表面の水和鉱物の発見は、月の水とアンモニウムの研究における大きな進歩を示すとともに、将来の月資源の開発と利用に新たな可能性をもたらします。 関連する結果は、Nature Astronomy にオンラインで掲載されています。

月に水があるかどうかは、数十年にわたって月の科学研究と資源利用において中心的な問題であった。歴史的には、アポロ計画によって収集された月の土壌からは水和鉱物は発見されず、そのためかつて科学界は月は乾燥した砂漠であると信じていました。一連のリモートセンシングミッションにより、月の極の永久に影に覆われている領域と、月に照らされている領域の一部に月の水が存在する証拠が発見されたのは、近年になってからのことである。高感度の特性評価技術を使用して、人々はアポロの一部のサンプルから PPM (百万分率) オーダーの「水」(ヒドロキシル OH-) を次々と発見しました。これまでのところ、帰還した月の土壌では水分子の存在を示す決定的な証拠は見つかっていない。月面における水の分子の存在形態も不明であった。

この研究は、中国科学院物理研究所の研究者Chen Xiaolong氏、准研究員Jin Shifeng氏、博士課程学生Hao Munan氏、北京科学技術大学准教授Guo Zhongnan氏、天津市エンジニアのIn Bohao氏との共同研究で完了した。大学と中国科学院青海塩湖研究所の研究員Ma Yunqi氏はこう語る。

高精度単結晶回折と化学分析により、研究者らはこの鉱物の分子式が(NH4, K, Cs, Rb) MgCl3・6H2Oであり、水和鉱物であることを突き止めた。

ULM-1の写真と構図。 a. CE5 土壌サンプルの写真、b. ULM-1 スペクトル、d. EPMA スペクトル、f. IR スペクトル。

その構造には最大6個の結晶水が含まれており、サンプル中の水分子の質量比率は41%にもなります。

ULM-1の結晶構造と電荷密度。

赤外スペクトルとラマンスペクトルでは水分子とアンモニウムの振動ピークを明確に観察でき、電荷密度分析では水分子中の水素を区別できます。

陳暁龍氏は、この鉱物の結晶構造は、近年地球上で発見された希少な火山クレーター鉱物と同じであると述べた。地球上では、この鉱物は熱い玄武岩と、水とアンモニアを豊富に含む火山ガスとの相互作用によって形成され、月の水と火山活動との密接な関係が示唆されています。

この発見の正確性を保証するために、研究者らは厳密な化学分析と塩素同位体 (37Cl/35Cl) 分析を実施しました。実験データによると、この鉱物の Cl 同位体組成は地球の鉱物の組成とは大きく異なり、その δ37Cl 値は 24 パーセントと高く、これは月の鉱物と一致します。

さまざまな地球物質および惑星外物質における塩素同位体の分布。

鉱物の化学組成と形成条件の分析により、ハイドレートの発生源として地球汚染やロケット排気ガスが存在する可能性はさらに否定されました。この六水和物鉱物の存在は、月の火山ガスの組成に重要な制約を形成します。熱力学分析に基づくと、当時の月の火山ガス中の水分含有量の下限は、現在地球上で最も乾燥したレンガイ火山と同等であり、これは月の進化を理解する上で非常に重要です。この発見により、月における火山のガス抜きの複雑な歴史が明らかになりました。

ULM-1 結晶化による月の火山ガス中の水の拡散性の制約。

この水和鉱物の発見により、月上の水分子の考えられる形態、つまり水和塩も明らかになりました。揮発性の水の氷とは異なり、この水和物は月の高緯度（嫦娥5号採取地）では非常に安定しています。これは、この安定な水和塩が月の太陽に照らされた広大な領域にも存在する可能性があることを意味し、月資源の利用と探査に幅広い展望をもたらす。

Jin Shifeng 准研究員と Hao Munan が共同筆頭著者であり、Chen Xiaolong 研究員が責任著者です。月探査宇宙工学センターは、この研究のために月の土壌サンプル (CE5C0400) を提供しました。

著者:徐啓民

文：Xu Qimin 写真：インタビュー対象者提供 編集者：Xu Qimin 編集者：Ren Quan

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