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月球上的玻璃体物质形态不一 图源：中科院物理研究所 |
□浩源 玻璃不仅是重要的人造材料，也是自然界中普遍存在的天然物质。月球上也存在天然形成的玻璃，它们就像地球上的琥珀一样，保存着古老的月球物质，并记录其形成时的环境信息，是人类探索月球奥秘的重要材料。 近期，中国科学院相关研究团队，对“嫦娥五号”带回的月壤样品开展了系统的物质科学研究，发现了其中存在多种类型、不同起源的月球玻璃物质。此研究为实现在月球上就地取材建筑活动提供了支持。 形态不一，来源有异 研究发现，月球表面存在固、液、气多种转变路径的玻璃起源，而且形成的玻璃物质还形态不一，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形态。许多月球玻璃还在月球上稳定地存在了亿万年。 荒凉贫瘠的月球表面，经常会有火山喷发、地质运动、陨石撞击等各种活动。当月球表面频繁遭受陨石及微陨石撞击，会导致矿物熔化，然后在快速冷却过程中便产生了各种形态的玻璃物质。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空间内发生的撞击事件，玻璃物质的具体形态则取决于撞击时的温度以及产生玻璃的液体黏度，由此便可反演出陨石的撞击强度。 除了熔体冷却玻璃，月壤颗粒表面还普遍存在着纳米尺度的非晶层。这种纳米非晶层则有两种起源：一是太阳风粒子注入，诱导产生辐照损伤作用，将晶态固体转化成玻璃态；二是高速陨石撞击导致的热蒸发沉积作用，也会在矿物颗粒表面沉积形成非晶薄膜。 这些玻璃物质的研究对探究月壤的形成与演化具有重要意义。 天然玻璃纤维有利于就地取材 该研究还为基于月壤资源的原位加工并制造玻璃材料和器件等，提供了科学依据。研究首次报道了在“嫦娥五号”月壤中存在天然的玻璃纤维。 这些具有超高长径比的玻璃纤维形成于撞击过程中黏稠液体的热塑成型，犹如实验室中通过热拉拔的方法制造非晶丝的结果。这反映了月球表面存在频繁的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。这也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。 上述成果解释了“嫦娥五号”月壤高风化程度和低玻璃含量的矛盾，并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。 相关研究成果在线发表在《国家科学评论》上。
