嫦娥五號帶回最年輕的月壤

2020年12月17日凌晨，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品返回

嫦娥五號是中國迄今為止最復雜、最雄心勃勃的航天飛行器，它所做過的事，40多年沒有航天器完成過，即抓把原生態的月球“土”并帶回地球。

2020年11月23日凌晨4時30分，中國海南島文昌衛星發射中心，重達8.2噸的嫦娥五號搭乘長征五號運載火箭發射升空。與火箭分離后，嫦娥五號通過推進器進行了為期4天的飛往月球之旅，之后，在一個名為呂姆克的火山附近著陸，大概方位在月球正面的西北地區。在那里，著陸器從月球表面鉆取樣品并封裝。

取樣工作完成后，著陸器上的上升器起飛，攜帶2千克月球物質樣品，發射回繞月軌道。在繞月軌道上，軌道器將收集封裝好的樣品，以極高的速度重新進入地球大氣層，降落內蒙古。至此，為期大約23天的航天探月取樣任務完美收官。

中國地質大學（武漢）的行星科學家肖龍教授說，這些月球樣品“毫無疑問會為我們提供更多有關月球歷史的知識”，特別的科學意義在于觀察月球的火山活動。

科學家一度認為，在45億年前月球形成之后，火山活動持續了10億多年。現在，研究月球上隕石坑的科學家認為，更晚近的時期，巖漿還在一些地區繼續噴發和流動，抹去了一些早期隕石坑的痕跡，留下了年代較近的火山巖。

肖龍教授說，嫦娥五號帶回的巖石“將促使我們重新思考月球的火山歷史，什么原因使它持續了這么久，以及到底發生了什么”。

中國2004年批準立項嫦娥探月計劃，嫦娥五號是這個計劃中人們期待已久的一個篇章。在設計長征五號運載火箭時，就為這個任務考慮了。

現在，這項雄心勃勃的探月任務終于完成了，中國在探測月球的全球新時代邁出了大膽的一步。

“世界上，計劃著航天旅行的國家似乎都把月球看作是一個值得長期探索、有開發和定居潛力的地方。”喬治·華盛頓大學空間政策研究所榮休教授、太空歷史學家約翰·羅格斯登（John Logsdon）說。

月球樣品的價值

人類上一次從月球帶回樣品要追溯到久遠的1976年，完成此舉的航天器是蘇聯的月球24號探測器。那次任務直接從月球表面向地球發回了170克月球物質樣品。然而，對標更為復雜的美國的阿波羅計劃（總共從月球上收集了382千克樣品），嫦娥五號在月球軌道上的交會和對接操作也頗有阿波羅號的神韻。

然而，阿波羅號所取的樣品都超過了30億年。肖龍教授說，嫦娥五號的目標是收集20億年以內的樣品，這樣科學家就能研究月球上近期的火山活動。

嫦娥五號降落的呂姆克山附近高出風暴洋約1 100米。風暴洋是過去巖漿活動形成的火山巖平原，是月球上最大的玄武巖平原。月球上這樣的平原就是用肉眼遙望月球看到的黑暗色斑塊，常稱為“月海”。呂姆克山的一些巖石被認為比其他所有的月球樣本要年輕得多。

然而，月球的火山歷史并不是嫦娥五號試圖解決的唯一謎團。布朗大學的行星科學家詹姆斯·黑德三世（James Head III）說，嫦娥五號選擇的著陸區域可以“驗證各種關于月球的基本假設”。

在實際的建筑工程施工過程中，一些建筑企業為了自己的經濟利益，縮減管理人員編制，導致在工程管理控制過程中，往往是一人身兼數職，管理效果大打折扣，無法有效地控制施工維持在相對安全的條件下，無法監控每一個施工環節保證自身質量。而且一旦某一個環節出現問題，也比較難以追查最終責任負責人。導致公司施工管理以及質量控制工作目標不能實現。

呂姆克山附近巖石和土壤的礦物學研究，可以幫助揭示為什么該地區的某些元素——鉀、稀土元素和磷——濃度反常，以及由釷和鈾元素造成的強放射性異常。

“有一些非常好的基礎性問題需要回答，這些問題將極大地改變我們對月球的看法。”黑德三世教授說。

嫦娥五號還可以幫助校準整個太陽系的時間標尺。一個地區隕石坑的大小和數量，可以提供有關該地點年齡的線索，因為隕石坑會隨著時間的推移以某預估的速率累積。

測定月球樣本的年齡不僅可以更準確地確定月球表面的年齡，對比太陽系其他天體，若其與月球上某些坑坑洼洼的程度類似，那么可以推斷這些天體的年齡。

新的年代分析“可能會對我們的近鄰行星的形成理論和假設提出潛在的挑戰，并提出新的問題。”美國圣母大學的月球地質學專家克萊夫·尼爾（Clive Neal）說。

樣品后續如何處置

抵達地球后，這些珍貴的樣品將被裝在一個密閉容器里，送往中國國家天文臺的中國月球樣品實驗室。該實驗室的科學家將研究樣本的礦物和化學組成，包括測量某些放射性同位素的豐度，以精確地確定它們形成的年代。

肖龍教授說：“嫦娥五號探月對中國月球和行星科學界來說是一件大事。我們做研究有了新的月球樣品，并且是我們自己的……這將激勵年輕的學生和科學家從事行星科學和航天探測研究工作。”

不過，伯格奎斯特說，ESA將參與嫦娥五號探月，“在探月開始的關鍵階段提供深空網絡的支持，之后階段還提供備份支持”。

從月球到火星

嫦娥五號以類似阿波羅的方式收集月球樣本，表明中國正在為更雄心勃勃的航天任務開發所需的技術。羅格斯登認為：“嫦娥五號只是中國系列無人探月航天任務中的一個。”

在嫦娥一號和嫦娥二號月球軌道飛行器、嫦娥三號和嫦娥四號著陸器和玉兔號月球車成功發射后，中國已經制定了針對月球南極的探測計劃。等嫦娥五號成功地完成任務，嫦娥六號將嘗試從月球南極取樣。月球南極是科學家特別感興趣的區域，因為那里可能有大量冰，還有太陽系中最大的隕石坑之一——南極-艾特肯盆地。

更先進的嫦娥七號和八號也將計劃在月球南極附近地區著陸，并分析該地區的地質成分，測試新技術，包括檢測和提取化學物質，如水和氫，這些技術在未來的載人登月時可能用得上，還會在月球表面測試3D打印技術。

中國探月的長期目標是在2030年左右建立一個國際月球科研站，以支持機器人探月和載人探月。

羅格斯登說：“載人探月和機器人探月相融合，最終將實現中國人登陸月球。”

為了在載人航天方面獲得更多經驗，中國將于2021年開始在近地軌道上建造天宮號空間站。中國空間站的設計壽命約為10年，為中國將人送往更遠的太空，積累寶貴的經驗。

嫦娥探月工程也為未來探測其他行星的航天任務奠定了基礎。中國已經在前往火星的路上有了一個名為天問一號的軌道飛行器和火星車，旨在研究這顆紅色星球的化學組成、磁場和地表結構。

21世紀20年代末，中國航天界的一大目標是去火星上采樣并帶回地球。嫦娥五號是實現這一大膽任務的關鍵一步，也是實現近地小行星采樣任務的關鍵一步。

“探測能力的增強，”肖龍教授說，“也是在為探索太陽系鋪路。”

資料來源 National Geographic