月球演化歷史被刷新

希區客

2020年12月，“嫦娥五號”帶著1731克月壤樣本返回地球。2021年7月，部分樣本分31份發放給了13家科研機構。不久后，關于這些“最年輕”月球玄武巖的第一批研究成果發布。2021年10月8日，《科學》雜志在線刊發了一項由中國地質科學院地質研究所北京離子探針中心劉敦一團隊完成的關于月球玄武巖年代和成分的分析成果。

再觸月球溫度

隨著“嫦娥五號”勝利完成中國的首次地外天體采樣返回任務，中國也因此為第三個具備采集月球樣品能力的國家。而人類在44年后，也再次觸摸到了月球的溫度。時隔半個世紀，全世界都對這次新帶回的月壤樣品非常好奇，想知道月壤與地球土壤的區別。此次采集的月球樣品成分包括了火山巖石碎屑，還有大量玻璃碴等物質，令人倍感意外。

美國曾經在6個登月點共采集了381.7千克的月球樣品，蘇聯則在3個登月點分別采集了大約300克的月球樣品。然而，月球面積廣大，足足有3800萬平方千米，達到了中國陸地面積的4倍。而“嫦娥五號”此次在月球的著陸點，位于月球最大的月海“風暴洋”，人類探測器從未在此登陸，采樣點具有和美、蘇月球采樣點不同的地質背景，當地火山活動也更加活躍，這為研究月球地質演化提供了更好的研究對象。

月壤主要分為3種顏色的顆粒，分別是褐色、黃色、白色，各種顆粒成分有玻璃、橄欖石、長石以及輝石等。其中，石粒碎屑是被火山噴發至月球表面，而玻璃顆粒很有可能是行星撞擊地球后飄散到太空的聚集產物，經高溫熔化而成。這些采集的月壤樣品，顆粒質地都較為微細，卻像刀尖一般鋒利。

初探風暴洋

分析發現，這些玄武巖樣本只有19.6億年的歷史。換言之，19.6億年前的月球還存在巖漿活動。該結果直接將月球的地質壽命延長約10億年——科學家此前認為月球在29億年前就已“死亡”（這里“死亡”指的是月球內部不再活躍，月球巖漿不再爆發，地質趨于穩定），因為過去的登月飛船，例如“阿波羅號”，帶回的巖石樣本的壽命都超過30億年。之所以能獲得這么年輕的巖石，很大原因在于“嫦娥五號”此次采集任務的目的地是月球最年輕的區域——風暴洋。

論文第一作者車曉超博士等人測得的最新月球年齡令人激動，因為它證明火山活動在月球這么小的天體冷卻后很長一段時間內仍在繼續。那么，現在要思考的問題是：什么樣的熱源可能支持月球冷卻后的火山活動？

首先可以推斷的是，能量源頭應該不是集中的放射性衰變，因為“嫦娥五號”樣本中不包含大量與這種效應相關的化學元素。

論文作者之一、英國曼徹斯特大學的凱瑟琳·喬伊博士推測：“我們在論文中討論了一種可能情況，是由于月球與地球的軌道相互作用，月球或許能夠保持更長時間的活躍狀態。可能月球在其軌道上來回擺動，導致了我們所說的潮汐加熱。所以，這有點像月球在地球上產生海洋潮汐，也許地球的引力效應可以拉伸和彎曲月球以產生摩擦熔化。”

看坑定年份

除了證明月球地質活動的時間比預期的更晚，新研究的另一個重大意義在于：它幫助科學家校準了用于確定行星表面年代的隕石坑計數技術。

科學家認為，他們在表面上看到的隕石坑數量越多，該地區的年代就必定越久遠;反之，隕石坑越少，該區域的形成時間也就越晚。可這種看坑定年份的技術必須以一些從測量樣本中得到的絕對日期為基礎，而對月球來說，定日期的難度很大。鑒于此，“嫦娥五號”帶回的樣本等于是在1億～30億年的區間內提供了精確的坐標，其重要性不言而喻。

來自美國華盛頓大學的布拉德·喬利夫教授是該論文的另一作者。他希望中國將下一次樣本采集任務定位到月球背面的南極—艾托肯盆地（月球最大的撞擊坑）——這個巨大的坑地直徑約2500千米，深達8千米，由月球歷史早期的一次超級大撞擊造成。如果“嫦娥六號”去南極—艾托肯盆地，它將為我們帶回月球上最古老的大撞擊坑的年齡——或許是40億～45億年。目前，我們還不知道當時那個超級撞擊物的熔化量是多少，來自南極—艾托肯盆地的樣本有可能回答這個問題。

利用價值大

相比于美國此前贈送給中國的月壤樣品，不同的是美國樣品中并不存在玻璃，而這也是因為采集樣本類型不同所導致的。

而說到月壤，一般國人會想到，這是不是能夠在月球上種菜呢？月壤成分主要由氧、硅、鐵等元素組成，不過缺乏有機質、水等植物賴以生存的重要成分。另外，月球上的光照、溫度等極端環境條件，加之真空和高度輻射的環境，植物要想生存，以目前的技術來看，無異于天方夜譚。

不過，科學家表示，經過改良的月壤，添加必要的養分后，有可能打造出適合植物生長的環境。

但用月壤來種菜，著實大材小用了一點，其實它蘊含著豐富的能源。太空中長期的太陽風，使得月壤中攜帶了大量的可作為清潔能源的氦-3，規模總計有100萬～500萬噸，遠遠超過了地球上的儲量。打個比方來說，100噸氦-3攜帶的能源量，就已經達到了目前全球能源一年消耗總量，可見月壤在利用價值上的前景廣闊。