當前位置: 華文天下 > 辟謠

人類首次月背采樣返回,月壤明明不能種菜,為何嫦娥又要奔月挖土?

2024-06-25辟謠

2024年6月2日,嫦娥六號在月球背面南極-艾特肯盆地中的預選著陸點著陸,順利完成月壤采樣任務,於2024年6月25日順利返回地球,還將帶回大約2kg的月背樣本,實作世界首次月背采樣返回。

嫦娥六號成功返回 圖片來源:央視新聞頻道

那麽問題來了,嫦娥五號不是已經登月挖過一輪月壤了嗎?經過測試發現這月壤還沒法種菜……那麽幹嘛又要再讓嫦娥六號跑一趟呢?其實,這絕不是多此一舉。

圖片截自央視新聞頻道對嫦娥五號的報道

接下來,咱們就簡單聊聊月壤與地球土壤的區別和研究意義(不只是種菜),以及兩次嫦娥取樣任務得到的月壤會有哪些差異。

月壤和地球土壤的區別

雖然帶個「壤」字,但若要把「月壤」展開成「月球土壤」來理解的話,就總覺得怪怪的,有點「德不配位」。抓一把地球上的泥土,軟軟的,黏黏的,湊近聞一下,有一股「泥土的清香」。而(如果能)抓一把月壤呢,硌硌的,刺刺的,湊近聞一下,恐怕會當場咳得涕泗橫流。為什麽會這樣呢?因為月壤和地球土壤的生產過程大相徑庭。

地球上的巖石在成土的過程中,首先要經歷風化作用的洗禮。雖然「風化」只提到了風,但風化可不只是風的刻蝕,還有雨水沖刷、冰川切削、搬運轉移、巖縫積水結冰膨脹造成的崩裂以及化學溶解等。

風化過程中,巖石逐漸被分割打磨成細碎潤澤的顆粒、粉屑,形成黏土礦物,利於水的儲留。雨水在參與風化作用的同時,也把可溶的礦物養分漸漸帶到地下,形成各個深度分層。

而生物既因地球土壤受益,也為土壤作出了貢獻,它們被大地滋養,死後也歸於大地。所以,地球土壤既包含各種礦物質、有機物甚至微小生物等等,是一種復雜的混合體。

但是月球既沒有大氣也沒有水(月球上有水,只是在極地的永久陰影區裏面,可能是彗星撞擊帶來的。),生物更是無從談起,所以地球上的這些豐富多變的成土手段,月球統統用不上。

月球上的巖石只能在(微)隕石撞擊和晝夜溫差下逐漸破碎,或者被來自太陽的太陽風、紫外線和X射線超精細加工。微隕石撞擊的力度能使巖屑破碎,而撞擊帶來的高溫又能反過來使碎屑重新燒結,最終形成的月壤更像是粗糲不堪、有棱有角的礦渣。

你想一想,如果把玻璃砸成渣,不管你怎麽砸,其中的顆粒都是非常尖銳的。科學家把這個過程叫做太空風化。由於大氣和磁場的嚴密保護,只有較大的流星體和一小部份紫外線才能抵達地球表面,所以月球上發生的這些,地球上也很難體會到。

總而言之,地球和月球上的成土過程基本上是互補的,即使只看無機質部份,也有明顯的差異:在月壤裏還沒有發現黏土、雲母、角閃石這些透過水合作用形成的礦物,但是卻有純純的金屬鐵,而在地球的土壤中,也找不到未被氧化的鈦鐵顆粒。

說了這麽多,弄清楚這些又有什麽用呢?透過月壤的研究,我們一方面可以獲得月球演化過程中留下的種種痕跡,更確切地了解月球是怎麽變成今天這個樣子的。此外,有了月壤樣本,我們就能更好地了解月球上有哪些資源,同時也能為人類建立月球基地提供重要資料。

那麽問題來了,嫦娥五號這不都取過一次月壤了嗎?為什麽還要來一次呢?

兩次采月壤

可能有哪些不一樣?

2020年底,嫦娥五號已經從月球取得1731克月壤樣本,那麽這次的嫦娥六號再次取樣,又會重新整理哪些認知呢?這裏的主要看點有兩個:一個是著陸點的地質結構不同,一個是月球正面和背面的空間環境不同。

從地質結構來說,嫦娥五號在呂姆克山附近著陸,呂姆克山是月球正面西北部的一座火山結構,著陸位置是火山活動形成的一片玄武巖漫溢區,地質年代非常年輕(雖然說還年輕,但也已經20億歲了。只是相對月球上亙古來的巖石而言是很年輕。)。

這是嫦娥五號著陸位置及月球不同時期巖漿及熱演化示意圖(2022年10月20日繪制)。圖片來源:中國科學院地質與地球物理研究所

而嫦娥六號的著陸地點是南極-艾特肯盆地,這可是整個太陽系中最大、最深、最古老的撞擊盆地,撞擊力度可能穿透月殼直抵月幔。

所以,這兩處取樣地點,一新一老,一是火山熔巖,一是天體撞擊,一個代表內部活動,一個代表外部力量,我們就可以期待嫦娥六號返回與五號迥然不同的結果。

比如說,從嫦娥五號取得的月壤樣本中,透過鈾-鉛同位素測年法,中國科學家確實發現了20.3億年前才從熔巖中結晶而成的礦物晶體,一下子將月球冷卻,巖漿活動停止時間延後了8億年左右。

而從嫦娥六號這裏,我們卻會努力尋找形成於大約42億-43億年前的古老巖石,盡可能地了解月球形成早期的歷史,特別是地球的這段歷史,在地球上已經完全找不到了。在撞擊盆地的月球表面也可能有從月幔翻出來的深處物質,如果嫦娥六號能夠幸運采集到的話,也會大大推進人們對月球內部結構的了解。

從空間環境來說,月球的正面和背面也有點不一樣。雖然從地球上只能看到月球的正面,看不到背面,月球始終以同一面朝著地球。滿月前後,也就是月球正面正對太陽的這段時間,月球會被地球磁層的長尾罩住。

這段時間,月球感受到的太陽風「風力」會銳減,而從地球大氣逃逸的粒子卻有機會到達月球(所謂「地球風」)。而在初一前後,月球走到太陽和地球之間,背面正對太陽,此時的月球則是毫無遮擋地遭受太陽風的轟擊,也不再有地球風的吹拂。

因此,和正面相比,月球背面是個被地球關懷更少、受太陽折磨更狠的地方。在月背的月壤中應該更難找到水或含水礦物,而氦-3(一種清潔核聚變能源)的儲量則應比正面更豐富。

月球背面具有獨特的環境,它幾乎沒有受到地球的影響,是天文學家用來觀測宇宙更有利的地方。假如未來在月球建立科考基地的話,能源、水和氧氣這些資源資訊都是我們要摸清的,所以透過月壤來了解正面和背面的差異,不光是具有學術上的意義,更具有實際意義。

策劃制作

稽核丨鄭永春 中國空間科學學會空間科學傳播專家工作室副主任 【火星叔叔太空課堂】作者

策劃丨丁崝

責編丨丁崝

審校丨徐來 林林