月壤里的秘密

牙牙

2020年12月17日1時59分，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品，在內蒙古四子王旗預定區域安全著陸，嫦娥五號的探月工程任務取得圓滿成功。

42年前，美國總統卡特曾贈送給中國1克月球巖石樣品。中國科學院院士、探月工程重大專項領導小組高級顧問歐陽自遠回憶：“當年把樣品取回來后，我看到是一塊裝在有機玻璃里面的小石頭。美國人在樣品上面做了一個放大鏡。用放大鏡看，樣品像大拇指一樣大，但實際只有黃豆一般大小。”然而，就是從美國贈送的這僅僅1克重的月壤開始，中國開啟了向太陽系星辰大海挺進的征程，如今我們自己從月球帶回了1731克月壤！

月壤與地球土壤有何不同

月球的表面不是堅硬的巖石，而是一層松散的土壤，科學家稱之為“月壤”。網上有個很有趣的問題：“當年各國收到美國贈送的月壤后，如何確認月壤真的來自月球？”其實月壤與地球上的土壤有很大的差異。地球上的土壤通常是指地球陸地表面一層疏松的物質，由巖石風化形成的細粒礦物質、生物遺留的有機質、水分、空氣以及微生物等組成，具有一定肥力，能夠讓植物生長。

但是，月球的自然環境與地球完全不同。月球上沒有大氣，沒有水源，也沒有生物，月壤的形成多靠“太空風化”（由于沒有大氣保護，月壤被直接暴露在太陽輻射和微隕石的轟擊之下，導致其組成和物理性質發生改變，科學家們將這個過程稱為“太空風化”）。由于形成過程沒有生物活動參與，因此月壤里沒有有機質。此外，組成月壤的礦物粉末基本上是由隕石破碎后形成，因此月壤顆粒有十分鋒利的銳角。

不僅如此，因為月球也沒有磁場的保護，太陽風（主要由氫離子等組成）會直接注入月壤顆粒表面，將礦物中的二價鐵離子還原成納米金屬鐵微粒，從而改變其電磁特征、光譜特征（顏色）等。

另外，月球表面經常被隕石以每秒10多公里的速度撞擊，其所產生的巨大的能量會使月表部分物質熔融，形成玻璃，部分物質氣化，再重新凝結，成為月壤組成的一部分。

所以，想用地球土壤冒充月壤，幾乎是不可能的。

月壤藏著許多秘密

月壤中藏著太陽的秘密。由于月壤一直暴露于太陽輻射之下，太陽的物質以太陽風的形式注入月壤顆粒中，從而得到保存。完整的月壤剖面，記錄了長達30多億年的太陽輻射歷史和其間注入的太陽物質。

月壤中還藏著地球的秘密。月球自形成以來，一直在不斷遠離地球。在地質歷史早期，月球遠比今天更靠近地球。除了太陽風，月球還一直被地球風吹拂著，特別是在30多億年前。因此，月球正面的月壤還注入了來自古老地球的大氣物質。科學家提出，通過比較月球正面和背面的月壤，可以識別出來自地球大氣的成分，從而研究出30多億年前地球大氣的組成和地球磁場。

最后，月壤中當然還藏著月球本身的秘密。月球表面不斷受到隕石的撞擊，濺射出來的物質一層一層地堆積在月球表面。因此，月壤剖面記錄了30多億年來的隕石撞擊歷史，而且這段記錄同樣也適用于地球。地球上的絕大部分隕石坑都被地質作用“擦除”了，目前在地球表面發現的隕石坑僅有170多個。可以說，月球是一臺完美的記錄儀，保存了最完整的隕石撞擊歷史。

要想探月，必須研究月壤

月球表面幾乎完全被月壤所覆蓋，在人類開展無人著陸和巡視探測時，月壤表面揚起的月塵會覆蓋在各種傳感器表面，充填在儀器的縫隙里，直接對探月工程的實施構成安全威脅。此外，月表重力僅是地球重力的1/6，而且月壤顆粒的電磁性發生了改變，因此月壤的黏附力很強，宇航員出艙工作時全身極易粘滿月壤顆粒。這些顆粒雖然極細微，卻像刀尖一樣銳利，很可能會給宇航員的安全帶來重大威脅。因此對月壤的認識和研究，是月球探測，以及未來建立月球基地、開發月球資源等項目不可或缺的基礎。

航天人與科學家的腳步從未停歇，他們用智慧與勇氣將探索之心印刻在月壤上，相信月壤也將向我們展示更多的秘密。

（注：文章根據科學大院、中國科普博覽、央視軍事等公眾號登載的相關內容整理）