月壤里的秘密

牙牙

2020年12月17日1時(shí)59分，嫦娥五號(hào)返回器攜帶月球樣品，在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域安全著陸，嫦娥五號(hào)的探月工程任務(wù)取得圓滿成功。

42年前，美國(guó)總統(tǒng)卡特曾贈(zèng)送給中國(guó)1克月球巖石樣品。中國(guó)科學(xué)院院士、探月工程重大專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組高級(jí)顧問(wèn)歐陽(yáng)自遠(yuǎn)回憶：“當(dāng)年把樣品取回來(lái)后，我看到是一塊裝在有機(jī)玻璃里面的小石頭。美國(guó)人在樣品上面做了一個(gè)放大鏡。用放大鏡看，樣品像大拇指一樣大，但實(shí)際只有黃豆一般大小。”然而，就是從美國(guó)贈(zèng)送的這僅僅1克重的月壤開(kāi)始，中國(guó)開(kāi)啟了向太陽(yáng)系星辰大海挺進(jìn)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(jiān)硬的巖石，而是一層松散的土壤，科學(xué)家稱之為“月壤”。網(wǎng)上有個(gè)很有趣的問(wèn)題：“當(dāng)年各國(guó)收到美國(guó)贈(zèng)送的月壤后，如何確認(rèn)月壤真的來(lái)自月球？”其實(shí)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(zhì)，由巖石風(fēng)化形成的細(xì)粒礦物質(zhì)、生物遺留的有機(jī)質(zhì)、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(zhǎng)。

但是，月球的自然環(huán)境與地球完全不同。月球上沒(méi)有大氣，沒(méi)有水源，也沒(méi)有生物，月壤的形成多靠“太空風(fēng)化”（由于沒(méi)有大氣保護(hù)，月壤被直接暴露在太陽(yáng)輻射和微隕石的轟擊之下，導(dǎo)致其組成和物理性質(zhì)發(fā)生改變，科學(xué)家們將這個(gè)過(guò)程稱為“太空風(fēng)化”）。由于形成過(guò)程沒(méi)有生物活動(dòng)參與，因此月壤里沒(méi)有有機(jī)質(zhì)。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?yàn)樵虑蛞矝](méi)有磁場(chǎng)的保護(hù)，太陽(yáng)風(fēng)（主要由氫離子等組成）會(huì)直接注入月壤顆粒表面，將礦物中的二價(jià)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(jīng)常被隕石以每秒10多公里的速度撞擊，其所產(chǎn)生的巨大的能量會(huì)使月表部分物質(zhì)熔融，形成玻璃，部分物質(zhì)氣化，再重新凝結(jié)，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(yáng)的秘密。由于月壤一直暴露于太陽(yáng)輻射之下，太陽(yáng)的物質(zhì)以太陽(yáng)風(fēng)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(zhǎng)達(dá)30多億年的太陽(yáng)輻射歷史和其間注入的太陽(yáng)物質(zhì)。

月壤中還藏著地球的秘密。月球自形成以來(lái)，一直在不斷遠(yuǎn)離地球。在地質(zhì)歷史早期，月球遠(yuǎn)比今天更靠近地球。除了太陽(yáng)風(fēng)，月球還一直被地球風(fēng)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(lái)自古老地球的大氣物質(zhì)。科學(xué)家提出，通過(guò)比較月球正面和背面的月壤，可以識(shí)別出來(lái)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(chǎng)。

最后，月壤中當(dāng)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(lái)的物質(zhì)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(lái)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(zhì)作用“擦除”了，目前在地球表面發(fā)現(xiàn)的隕石坑僅有170多個(gè)。可以說(shuō)，月球是一臺(tái)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(kāi)展無(wú)人著陸和巡視探測(cè)時(shí)，月壤表面揚(yáng)起的月塵會(huì)覆蓋在各種傳感器表面，充填在儀器的縫隙里，直接對(duì)探月工程的實(shí)施構(gòu)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(fā)生了改變，因此月壤的黏附力很強(qiáng)，宇航員出艙工作時(shí)全身極易粘滿月壤顆粒。這些顆粒雖然極細(xì)微，卻像刀尖一樣銳利，很可能會(huì)給宇航員的安全帶來(lái)重大威脅。因此對(duì)月壤的認(rèn)識(shí)和研究，是月球探測(cè)，以及未來(lái)建立月球基地、開(kāi)發(fā)月球資源等項(xiàng)目不可或缺的基礎(chǔ)。

航天人與科學(xué)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(jù)科學(xué)大院、中國(guó)科普博覽、央視軍事等公眾號(hào)登載的相關(guān)內(nèi)容整理）