这是阿波罗15号第三次月球表面月球行走期间拍摄的，面向东南的“相对新鲜”陨石坑部分特写。图片来源：NASA

NASA对月球阿波罗月球土壤的新研究澄清了月球陨石撞击记录及水流输送时间。这些发现为陨石在地球历史后期可能提供的水量设定了上限。

研究此前表明，陨石可能是地球水的重要来源，因为它们在太阳系早期轰击地球。在周二发表于《美国国家科学院院刊》的一篇论文中，由NASA约翰逊航天中心和休斯顿月球与行星研究所（LPI）博士后托尼·加尔加诺领导的研究人员，采用了一种新颖的方法来分析覆盖月球表面的尘埃碎片——风化层。他们了解到，即使在宽容的假设下，自约四十亿年前以来的陨石运送也只能供应地球水的一小部分。

月球是地月系统数十亿年来撞击历史的古老档案。地球动态的地壳和天气抹去了这些记录，而月球样本则保存了它们。不过，这些纪录并非没有挑战。传统的风化层研究方法依赖于分析喜金属元素。这些元素会因月球上的反复撞击而变得模糊，使得理清和重建原始陨石所包含的内容变得更加困难。

这时出现了三重氧同位素，这是一种高精度的“指纹”，利用了岩石中质量主导元素氧不受冲击或其他外部力影响的事实。这些同位素让我们更清楚地理解了撞击地月系统的陨石组成。氧同位素测量显示，风化层中至少有~1%的质量比含有富含碳的陨石物质，这些陨石在撞击月球时部分汽化。利用已知的陨石特性，团队能够计算出其中可能携带的水量。

加尔加诺说：“月球风化层是我们仍能解读地球邻近地区数十亿年来时间整合记录的罕见地点之一。”“氧同位素指纹让我们能从经过无数次熔化、汽化和重制的混合物中提取撞击信号。”

这些发现对我们理解地球和月球水源具有重要意义。当将模型放大约20倍以考虑显著更高的地球撞击率时，模型中显示的累计水量仅占地球海洋水的一小部分。这使得难以调和“富含水的陨石迟来是地球水的主导来源”这一假说。

“我们的结果并没有说陨石没有带来水，”NASA约翰逊天体材料研究与探索科学部的行星科学家合著者贾斯汀·西蒙补充道。“他们说月球的长期记录使得晚期陨石难以成为地球海洋的主要来源。”

对于月球来说，自约40亿年前以来，推测的送达量在地球-海洋尺度上微小，但对月球来说并非无关紧要。月球可获得的水资源集中在北极和南极的小型、永久阴影区域。这些是太阳系中最寒冷的地区之一，为科学发现和月球探索提供了独特的机会，当NASA通过阿尔忒弥斯三号及更远的太空人登月时，将宇航员送上月球。

本次研究分析的样本来自月球赤道附近面向地球的一侧，六次阿波罗任务均在此着陆。50多年前收集的岩石和尘埃持续揭示新见解，但仅限于月球的一小部分。通过阿尔忒弥斯交付的样本将为未来几十年新一代的发现打开大门。

“我是下一代阿波罗科学家的一员——那些没有亲自执行任务，但接受过样本和阿波罗所带来问题的培训，”加尔加诺说。“月球的价值在于它为我们提供了真实的事实：我们可以在实验室测量的真实物理物质，并用来锚定我们从轨道数据和望远镜中推断出的信息。我迫不及待想看看阿尔忒弥斯样本能教会我们和下一代关于我们在太阳系中的位置什么。”