玻璃，像“日记”一样记载着月球活动

月壤是认识地月系统早期演化的窗口，可以启发我们如何利用月球资源。在对月壤的分析中，研究人员就想，在月壤中，有没有存在像“日记”一样的物质，记载着月球上发生的火山喷发、陨石撞击、太阳风和宇宙射线辐照等一系列活动呢？

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月球环境非常严酷。在月球的演变历史中，经常会有一系列非平衡的物理化学过程，比如火山喷发、陨石撞击、太阳风和宇宙射线辐照等等，为分析月球的演化历史带来了难度。幸运的是，这些非平衡的物理化学过程产生了各种玻璃物质。

玻璃物质在人类生活中无处不在，提起玻璃，我们通常会想到漂亮的落地窗、多彩的玻璃工艺品和随处可见的电子屏幕。其实，玻璃不仅是重要的人造材料，而且是自然界中普遍存在的天然物质。就像地球上的琥珀一样。这些玻璃物质以其无与伦比的稳定性，几十亿年以来在月球环境中保存了和这些过程相关的岩浆物质、陨石碎片、挥发物质和太阳风气体等。

月球表面陨石撞击、太阳风辐照等空间活动示意图（图片来源：中科院物理所微信公众号）

在微陨石的作用下，除了留下了撞击坑，在岩石碎片的表面小尺度范围内产生熔化，和周围粘结的碎屑形成胶结质玻璃（图片来源：中科院物理所微信公众号）

为地外玻璃物质研究提供了宝贵样本

许多月球玻璃可以稳定存在亿万年，不仅可以像地球上的琥珀一样保存古老的月球物质，还记录着其形成时的环境信息，就像一帧帧的摄影快照一样记录着月球亿万年间的重要历史演化信息，是探索月球奥秘的重要材料。

“嫦娥五号月壤样品为揭示月球起源与演化、认识月球表面和空间环境、促进月球资源原位利用等提供了绝佳机遇，也为地外玻璃物质研究提供了宝贵样本。”中科院物理所研究员白海洋说。

嫦娥五号月壤中球状、椭球状、哑铃状等旋转特征的玻璃珠（图片来源：中科院物理所微信公众号）

月球撞击玻璃的形成示意图（图片来源：中科院物理所微信公众号）

撞击产生的温度和熔化物质的粘度决定了玻璃的形状（图片来源：中科院物理所微信公众号）

研究发现存在多种转变路径的玻璃起源

研究人员综合分析了嫦娥五号月壤样品中玻璃物质的形态、成分、微观结构和形成机制。他们发现，月球表面存在着固、液、气多种转变路径的玻璃起源。月球表面频繁遭受的陨石及微陨石撞击导致的矿物熔化和快速冷却，产生了各种形态的玻璃物质，包括球状、椭球状、哑铃状等旋转形状的玻璃珠，气孔构造的胶结质，流体形态的溅射物等。

这些熔体冷却、气相沉积和离子辐照产生的玻璃物质记载了月球亿万年来的历史演化信息。

撞击玻璃记录着太阳系撞击历史；

火山玻璃记录着岩浆活动等月球内部运动；

胶结物玻璃记录着月球表面频繁的微陨石撞击，存储着大量的氢、氦等太阳风物质；

月壤表面非晶层记录着太空环境对月表的改造作用，记载着月球表面的太空风化作用信息……

“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，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黏度，由此可反推出陨石的撞击强度，对理解月壤的形成与演化具有重要意义。”中科院物理所赵睿博士介绍。

嫦娥五号探测器完成月球表面自动采样，并按预定形式将样品封装保存在上升器携带的贮存装置中（图片来源：中科院物理所微信公众号）

未来可能就地取材利用月壤加工生产玻璃

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。

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