2月27日上午，嫦娥五號(hào)帶回的月球樣品在國(guó)家博物館與公眾見面。那么，月壤研究為什么重要？美國(guó)和蘇聯(lián)都曾取回過月壤，并研究了幾十年。我國(guó)的月壤研究又期待取得怎樣的結(jié)果？
1、遙感等方法也能獲得月壤信息，月壤樣品的研究有什么不同？
探月工程的實(shí)施，讓我們對(duì)月球的了解更加深入。例如，2019年嫦娥四號(hào)探測(cè)器帶回的數(shù)據(jù)就讓我們獲得了關(guān)于月球背面和表面地質(zhì)過程的重要信息，對(duì)月壤的形成過程有了新認(rèn)識(shí)。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后林紅磊和研究員林楊挺等，通過對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)的研究認(rèn)為，月球上的“碎塊”坑可能是被膠結(jié)的月壤團(tuán)塊砸出的小坑，而非隕石撞擊形成的坑。
與這些研究相比，月壤樣品有不可替代的特殊性。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄭永春認(rèn)為，20世紀(jì)90年代以來，包括我國(guó)在內(nèi)的一些國(guó)家和組織對(duì)月球開展過幾十次遙感探測(cè)，“這些研究也能取得一些結(jié)果，有些結(jié)果還非常不錯(cuò)，主要是加深對(duì)整個(gè)月球的全球性認(rèn)識(shí)和理解，嫦娥五號(hào)采樣點(diǎn)也是在前期遙感探測(cè)、著陸器無人探測(cè)等的基礎(chǔ)上確定的”。但這些研究都沒有取得月壤樣品，因此得到特定地區(qū)的詳細(xì)信息是有限的，“中國(guó)科學(xué)家拿到真實(shí)的月壤樣品，在實(shí)驗(yàn)室里面進(jìn)行微區(qū)、微束、微量分析，根據(jù)即將獲得的精細(xì)而全面的分析結(jié)果，我相信會(huì)得到更豐富、更有價(jià)值的研究成果。這些成果也可以驗(yàn)證之前的遙感探測(cè)結(jié)果，與其他地區(qū)采集的月球樣品和月球隕石進(jìn)行互相對(duì)比，這些科學(xué)研究工作對(duì)認(rèn)識(shí)月球很有幫助，對(duì)以后的探月任務(wù)也有很強(qiáng)的指導(dǎo)性”。
研究月壤樣品不僅可以認(rèn)識(shí)月球目前的狀態(tài)，豐富人類對(duì)月球的了解，進(jìn)一步揭開月球的起源之謎，了解月球演化歷史中的關(guān)鍵階段，讓我們對(duì)月球的起源和演化有新的認(rèn)識(shí)，也將修正和提升我們對(duì)太陽(yáng)系的形成和演化、地球和行星的相關(guān)知識(shí)。同時(shí)，月壤樣品的研究也可以為后續(xù)月球科研站建設(shè)和人類登月作準(zhǔn)備。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，自2020年12月19日嫦娥五號(hào)任務(wù)月球樣品正式移交存儲(chǔ)在國(guó)家天文臺(tái)月球樣品實(shí)驗(yàn)室后，研究人員已完成部分樣品的分類、樣品分樣、部分物性測(cè)量和礦物化學(xué)分析等。目前，科研人員還在繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)的分析研究，取得的數(shù)據(jù)將對(duì)外開放共享。據(jù)介紹，月壤未來將按相關(guān)規(guī)定向全國(guó)科學(xué)家開放研究——經(jīng)過申請(qǐng)，國(guó)內(nèi)具備研究能力和資質(zhì)的科研人員可利用各類專用儀器設(shè)備，對(duì)月壤進(jìn)行更深入的實(shí)驗(yàn)分析。
2、這不是人類第一次取得月壤樣品，嫦娥五號(hào)的月壤樣品有什么不同？
此前，美國(guó)通過6次載人登月活動(dòng)，帶回381.7千克月壤和月巖樣品，蘇聯(lián)在20世紀(jì)70年代，分三次共取得約300克月壤樣品。那么，我們還需要研究嗎？答案是肯定的。因?yàn)閷?duì)于月球研究來說，這些樣品的多樣性還不夠。
“美國(guó)的月壤和月巖樣品采自6個(gè)登月點(diǎn)，蘇聯(lián)的樣品采自3個(gè)登月點(diǎn)，但月球的面積有3800萬(wàn)平方千米，相當(dāng)于中國(guó)陸地面積的4倍，僅這幾個(gè)點(diǎn)的樣品是無法代表月球全貌的。”鄭永春說，此次嫦娥五號(hào)選取的采樣點(diǎn)距離美國(guó)“阿波羅”號(hào)的采樣點(diǎn)和蘇聯(lián)的采樣點(diǎn)非常遠(yuǎn)，有不一樣的地質(zhì)背景。“‘阿波羅’號(hào)的采樣點(diǎn)在月球赤道兩側(cè)中低緯度地區(qū)，被稱為阿波羅帶，蘇聯(lián)采樣點(diǎn)在月球正面的東側(cè)。而嫦娥五號(hào)的著陸點(diǎn)在月球正面的西北部，這里是月球最大的月海——風(fēng)暴洋，此前人類的探測(cè)器從未在此著陸過。除了與之前的采樣點(diǎn)相距遙遠(yuǎn)之外，嫦娥五號(hào)采樣點(diǎn)的火山活動(dòng)更為年輕，可以研究月球內(nèi)部能量的衰竭，更加全面地了解月球地質(zhì)演化歷史。這也意味著，嫦娥五號(hào)月球樣品很可能取得不一樣的結(jié)果，有獨(dú)特的科研價(jià)值。”
在鄭永春看來，月球樣品的意義并不僅僅在于科學(xué)研究。鄭永春說：“能夠取回月壤這件事本身，就是一個(gè)國(guó)家科技能力的最好體現(xiàn)。”當(dāng)年美國(guó)贈(zèng)送給我國(guó)1克月巖，其中一半用于展覽，科學(xué)家們只能用其中0.5克進(jìn)行研究。現(xiàn)在，我們有近2000克樣品，可用于研究、科普和教育。“此次月球樣品有100克在國(guó)博展出，能夠親眼看到這些來自月球的禮物，非常令人振奮，又有誰(shuí)不會(huì)為了中國(guó)所取得的科技成就而贊嘆呢！”
探月工程的實(shí)施，讓我們對(duì)月球的了解更加深入。例如，2019年嫦娥四號(hào)探測(cè)器帶回的數(shù)據(jù)就讓我們獲得了關(guān)于月球背面和表面地質(zhì)過程的重要信息，對(duì)月壤的形成過程有了新認(rèn)識(shí)。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所地球與行星物理院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后林紅磊和研究員林楊挺等，通過對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)的研究認(rèn)為，月球上的“碎塊”坑可能是被膠結(jié)的月壤團(tuán)塊砸出的小坑，而非隕石撞擊形成的坑。
與這些研究相比，月壤樣品有不可替代的特殊性。中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員鄭永春認(rèn)為，20世紀(jì)90年代以來，包括我國(guó)在內(nèi)的一些國(guó)家和組織對(duì)月球開展過幾十次遙感探測(cè)，“這些研究也能取得一些結(jié)果，有些結(jié)果還非常不錯(cuò)，主要是加深對(duì)整個(gè)月球的全球性認(rèn)識(shí)和理解，嫦娥五號(hào)采樣點(diǎn)也是在前期遙感探測(cè)、著陸器無人探測(cè)等的基礎(chǔ)上確定的”。但這些研究都沒有取得月壤樣品，因此得到特定地區(qū)的詳細(xì)信息是有限的，“中國(guó)科學(xué)家拿到真實(shí)的月壤樣品，在實(shí)驗(yàn)室里面進(jìn)行微區(qū)、微束、微量分析，根據(jù)即將獲得的精細(xì)而全面的分析結(jié)果，我相信會(huì)得到更豐富、更有價(jià)值的研究成果。這些成果也可以驗(yàn)證之前的遙感探測(cè)結(jié)果，與其他地區(qū)采集的月球樣品和月球隕石進(jìn)行互相對(duì)比，這些科學(xué)研究工作對(duì)認(rèn)識(shí)月球很有幫助，對(duì)以后的探月任務(wù)也有很強(qiáng)的指導(dǎo)性”。
研究月壤樣品不僅可以認(rèn)識(shí)月球目前的狀態(tài)，豐富人類對(duì)月球的了解，進(jìn)一步揭開月球的起源之謎，了解月球演化歷史中的關(guān)鍵階段，讓我們對(duì)月球的起源和演化有新的認(rèn)識(shí)，也將修正和提升我們對(duì)太陽(yáng)系的形成和演化、地球和行星的相關(guān)知識(shí)。同時(shí)，月壤樣品的研究也可以為后續(xù)月球科研站建設(shè)和人類登月作準(zhǔn)備。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，自2020年12月19日嫦娥五號(hào)任務(wù)月球樣品正式移交存儲(chǔ)在國(guó)家天文臺(tái)月球樣品實(shí)驗(yàn)室后，研究人員已完成部分樣品的分類、樣品分樣、部分物性測(cè)量和礦物化學(xué)分析等。目前，科研人員還在繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)的分析研究，取得的數(shù)據(jù)將對(duì)外開放共享。據(jù)介紹，月壤未來將按相關(guān)規(guī)定向全國(guó)科學(xué)家開放研究——經(jīng)過申請(qǐng)，國(guó)內(nèi)具備研究能力和資質(zhì)的科研人員可利用各類專用儀器設(shè)備，對(duì)月壤進(jìn)行更深入的實(shí)驗(yàn)分析。
2、這不是人類第一次取得月壤樣品，嫦娥五號(hào)的月壤樣品有什么不同？
此前，美國(guó)通過6次載人登月活動(dòng)，帶回381.7千克月壤和月巖樣品，蘇聯(lián)在20世紀(jì)70年代，分三次共取得約300克月壤樣品。那么，我們還需要研究嗎？答案是肯定的。因?yàn)閷?duì)于月球研究來說，這些樣品的多樣性還不夠。
“美國(guó)的月壤和月巖樣品采自6個(gè)登月點(diǎn)，蘇聯(lián)的樣品采自3個(gè)登月點(diǎn)，但月球的面積有3800萬(wàn)平方千米，相當(dāng)于中國(guó)陸地面積的4倍，僅這幾個(gè)點(diǎn)的樣品是無法代表月球全貌的。”鄭永春說，此次嫦娥五號(hào)選取的采樣點(diǎn)距離美國(guó)“阿波羅”號(hào)的采樣點(diǎn)和蘇聯(lián)的采樣點(diǎn)非常遠(yuǎn)，有不一樣的地質(zhì)背景。“‘阿波羅’號(hào)的采樣點(diǎn)在月球赤道兩側(cè)中低緯度地區(qū)，被稱為阿波羅帶，蘇聯(lián)采樣點(diǎn)在月球正面的東側(cè)。而嫦娥五號(hào)的著陸點(diǎn)在月球正面的西北部，這里是月球最大的月海——風(fēng)暴洋，此前人類的探測(cè)器從未在此著陸過。除了與之前的采樣點(diǎn)相距遙遠(yuǎn)之外，嫦娥五號(hào)采樣點(diǎn)的火山活動(dòng)更為年輕，可以研究月球內(nèi)部能量的衰竭，更加全面地了解月球地質(zhì)演化歷史。這也意味著，嫦娥五號(hào)月球樣品很可能取得不一樣的結(jié)果，有獨(dú)特的科研價(jià)值。”
在鄭永春看來，月球樣品的意義并不僅僅在于科學(xué)研究。鄭永春說：“能夠取回月壤這件事本身，就是一個(gè)國(guó)家科技能力的最好體現(xiàn)。”當(dāng)年美國(guó)贈(zèng)送給我國(guó)1克月巖，其中一半用于展覽，科學(xué)家們只能用其中0.5克進(jìn)行研究。現(xiàn)在，我們有近2000克樣品，可用于研究、科普和教育。“此次月球樣品有100克在國(guó)博展出，能夠親眼看到這些來自月球的禮物，非常令人振奮，又有誰(shuí)不會(huì)為了中國(guó)所取得的科技成就而贊嘆呢！”
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