中國月壤樣品的重大發現

嫦娥五號是中國首個實施無人月面取樣返回的月球探測器，承擔此次中國探月工程的收官之戰。

2020年11月24日，嫦娥五號探測器順利升空并進入預定軌道。12月2日晚，探測器在月球正面預選著陸區著陸，利用隨身攜帶的采樣裝置和封裝裝置等“神器”，開啟了挖土模式。

經過約19小時的月面工作，嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動采樣，將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。至此，中國首次月面自動采樣任務順利完成。

12月17日，嫦娥五號返回器成功地將1 731克月壤樣品帶回地球，由13個科研機構共同研究。這是中國首次實現地外天體采樣返回，成為世界上第3個從月球帶回樣品的國家。

在隨后的月壤研究中，我國的科研工作者取得了優異的成果。

核地研院的研究團隊不但首次成功發現新礦物嫦娥石，還獲得了未來聚變能源資源——氦-3含量和提取參數，為我國后續月球氦-3資源的遙感預測和資源總量估算，以及未來開發和經濟評價提供了基礎科學數據。此外，他們還獲得了月壤顆粒的典型形貌特征，為研究月壤形成提供了科學依據。

獨特的月球水

中科院地球化學研究所科研團隊發現，嫦娥五號礦物表層中存在大量的太陽風成因水。太陽風是從太陽上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流，它為月壤樣品貢獻的水含量至少為170 ppm（百萬分比濃度），這相當于每噸月壤中至少含有170克水。而2022年1月首次在月壤樣品中發現有水時，測算每噸月壤中約有120克水。由此判定，嫦娥五號的月壤水為高含量水。

長期以來，月表水的成因和分布一直存在爭議。這次嫦娥五號探測器在月球風暴洋東北部采集月壤樣品，這里的緯度高于以往美國阿波羅任務的采樣點。此外，同位素定年結果表明，嫦娥五號月壤樣品年齡約為20億年，是目前獲得的最年輕月壤樣品。相比于阿波羅月球樣品，嫦娥五號樣品采樣位置和形成年齡獨特，為探究月表水的含量和分布提供了全新窗口。

那么這些水又是從何而來的呢？研究顯示，月壤中的水絕大部分來自于太陽風的貢獻，巖石中的水則可能代表月球內部的水。中國科研團隊還發現，嫦娥五號著陸區的月壤中明顯含有羥基形式的水，但平均含量較低。研究還表明，嫦娥五號月壤樣品中肯定存在來源于月球內部的原生水。研究團隊從中發現了至少一種含水礦物：羥基磷灰石，證明月壤樣品中存在來自巖漿結晶過程的水。這一發現說明水在月球晚期巖漿活動過程中不僅存在，而且可能起到了非常重要的作用。

月壤中的水和地球上的水有何不同？這些水能幫助我們把月球建設得生機勃勃嗎？

科學家指出，現在所發現的這些高質量水主要存在于礦物的晶體結構中，肉眼無法看到，必須要通過相關儀器檢測出來，更不能直接用來種菜或者支撐月球的生命存在。無論怎樣，這一發現有可能擴展人類的知識，進一步增強我們獲取月球資源的能力，提高未來在月球上生存的可能性。

火山活動研究獲進展

中科院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室攜手中科院上海天文臺、北京大學和山東大學（威海）研究人員，對嫦娥五號著陸點及周邊地區玄武巖單元的形成等情況進行了研究。

研究結果表明，嫦娥五號著陸區至少經歷了4次火山巖漿噴發，厚度中值分別為230米、70米、4米，以及36米。從玄武巖厚度的空間分布趨勢來看，隨著與Rima和Mairan兩條月溪的距離逐漸增加，玄武巖的厚度呈遞減狀態，這表明兩條月溪的火山口是這一區域玄武巖的噴發源頭。研究團隊進一步結合各玄武巖單元的面積與年齡估算結果，計算了嫦娥五號著陸區玄武巖的噴發速率，發現該地區的巖漿噴發通量在月球火山活動晚期（約20億年前）有顯著增強。該成果有助于進一步增進對月球火山活動與內部熱演化歷史的認識。

研究結果還證實，嫦娥五號著陸區的玄武巖并非克里普玄武巖，該地區被認為是月球表面最年輕的玄武巖單元之一。該研究提出一種可能性，即風暴洋克里普地體中的生熱元素為月幔部分熔融區域提供了熱源，但是巖漿快速上升至月表，沒來得及與風暴洋克里普地體中的克里普成分充分混合，導致樣品中并未測量到較多的克里普物質。

月球晚期火山活動的維持機制一直是月球科學研究的熱點問題，而對于嫦娥五號玄武巖樣品的進一步研究，有望為現有的月球熱化學與動力學模型提供新的支持，從而為解釋月球火山活動的持續時間與噴發規模提供有力證據。