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Ayer, los periodistas supieron a través del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China que un equipo de investigación científica chino descubrió un cristal mineral en la Luna rico en moléculas de agua y amonio en las muestras lunares traídas por Chang'e-5. Este descubrimiento marca la primera vez que se encuentra agua molecular en suelo lunar regresado y revela las verdaderas formas de las moléculas de agua y amonio en la Luna.

El descubrimiento de minerales hidratados en la superficie lunar marca un gran avance en el estudio del agua y el amonio lunar, y también abre nuevas posibilidades para el desarrollo y utilización de los recursos lunares en el futuro. Los resultados relevantes se han publicado en línea en Nature Astronomy.

La existencia de agua en la Luna ha sido una cuestión central en la investigación científica lunar y en la utilización de recursos durante décadas. Históricamente, no se encontraron minerales hidratados en el suelo lunar recolectado por las misiones Apolo, lo que alguna vez llevó a la comunidad científica a creer que la luna era un desierto seco. No fue hasta los últimos años que una serie de misiones de teledetección descubrieron pruebas de la existencia de agua lunar en las zonas permanentemente sombreadas de los polos lunares y en partes de las zonas lunares iluminadas. Utilizando tecnología de caracterización altamente sensible, la gente ha descubierto sucesivamente "agua" (hidroxilo OH-) del orden de PPM (partes por millón) en algunas muestras de Apolo. Hasta el momento no se ha encontrado ninguna evidencia concluyente de la existencia de moléculas de agua en el suelo lunar devuelto. También se desconoce la existencia de agua molecular en la superficie lunar.

Esta investigación fue completada por el investigador Chen Xiaolong del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China, el investigador asociado Jin Shifeng y el estudiante de doctorado Hao Munan, el profesor asociado Guo Zhongnan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Beijing, el ingeniero Yin Bohao de la Universidad de Tianjin. y el investigador Ma Yunqi del Instituto Qinghai Salt Lake de la Academia de Ciencias de China.

Mediante difracción de monocristal de alta precisión y análisis químico, los investigadores determinaron que la fórmula molecular del mineral es (NH4, K, Cs, Rb) MgCl3·6H2O, que es un mineral hidratado.

Foto y composición de ULM-1. a. Fotografía de la muestra de suelo CE5, b. Fotografía monocristalina ULM-1, c. Espectro EPMA, e. Espectro IR.

Su estructura contiene hasta seis aguas cristalinas y la proporción de masa de moléculas de agua en la muestra llega al 41%.

Estructura cristalina y densidad de carga de ULM-1.

Los espectros infrarrojo y Raman pueden observar claramente los picos de vibración de las moléculas de agua y amonio, y el análisis de densidad de carga puede distinguir el hidrógeno en las moléculas de agua.

Chen Xiaolong dijo que la estructura cristalina de este mineral es la misma que la de un raro mineral de cráter volcánico descubierto en la Tierra en los últimos años. En la Tierra, el mineral se forma por la interacción del basalto caliente con gases volcánicos ricos en agua y amoníaco, lo que sugiere una estrecha conexión entre el agua lunar y la actividad volcánica.

Para garantizar la exactitud de este hallazgo, los investigadores realizaron rigurosos análisis químicos y de isótopos de cloro (37Cl/35Cl). Los datos experimentales muestran que la composición de isótopos de Cl de este mineral es significativamente diferente de la de los minerales terrestres. Su valor de δ37Cl es tan alto como 24‰, lo que concuerda con los minerales de la Luna.

Distribución de isótopos de cloro en diferentes materiales terrestres y exoplanetarios.

El análisis de la composición química del mineral y las condiciones de formación descartaron además la contaminación terrestre o los gases de escape de los cohetes como fuente del hidrato. La existencia de este mineral hexahidrato constituye una limitación importante en la composición de los gases volcánicos lunares. Según el análisis termodinámico, el límite inferior del contenido de agua en los gases volcánicos lunares en ese momento era equivalente al actual volcán Lengai, el más seco de la Tierra, lo cual es de gran importancia para nuestra comprensión de la evolución de la Luna. Los hallazgos revelan una compleja historia de desgasificación volcánica en la Luna.

Restricciones a la fugacidad del agua en gases volcánicos lunares por cristalización de ULM-1.

El descubrimiento de este mineral hidratado también reveló una posible forma de moléculas de agua en la Luna: las sales hidratadas. A diferencia del hielo de agua volátil, este hidrato es muy estable en las altas latitudes de la luna (sitio de muestreo de Chang'e 5). Esto significa que esta sal hidratada estable puede existir incluso en la vasta zona lunar iluminada por el sol, lo que ofrece perspectivas más amplias para la utilización y exploración de los recursos lunares.

El investigador asociado Jin Shifeng y Hao Munan son los coautores, y el investigador Chen Xiaolong es el autor correspondiente. El Centro de Ingeniería Espacial y Exploración Lunar proporcionó muestras de suelo lunar (CE5C0400) para este estudio.

Autor: Xu Qimin

Texto: Xu Qimin Imágenes: Proporcionadas por el entrevistado Editor: Xu Qimin Editor: Ren Quan

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