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挖掘月球的秘密

2021-01-08 09:53:00 【关闭】 【打印】

   2020年11月24日凌晨4点30分,长征五号用1000多吨的推力将长达57米、运载“嫦娥五号”的火箭送入太空。23天后,“嫦娥五号”乘着返回器以第二宇宙速度(11km/s)奔向地球,在进入大气层连打了几个“水漂”之后,于12月17日凌晨1点59分在内蒙古四子王旗成功着陆。

  风光回归的嫦五,完成了陆器落月、月表采样、月球起飞、轨道对接、样品转移、返回器返回等11个阶段的历史性任务。更关键的是,它可不是空着手回来的2千多克的月球土壤就是它带回来的“土特产”,名副其实的“一克千金”。 

  相信有很多人都好奇,“嫦娥五号”为什么要去月球上挖土?挖土怎么选址?挖土回来有什么用? 

  1969年7月20日,美国“阿波罗”11号的登陆舱首次降落在月球。由于有宇航员亲自动手,使用了多种工具,因此美国是第一个“满载而归”的国家仅第一次月球任务就带回来20多公斤。到1972年12月,美国7次载人登月,一共带回了约381.7千克的月壤和月岩,成了月壤“大户”。 

  同样在1970年代,前苏联利用“月球”16号、20号、24号三个无人探测器,累计取得了330克珍贵的月壤,也算是载誉而归。 

  冷战结束的40多年来,人类再也没有踏足过月球,更不用提带回月壤了。直到“嫦娥五号”的出现。 

  “嫦娥五号”设计了钻具钻取和机械臂表取两种“挖土”模式,此次带回的,包括采集获得的月表样品(月壤)约1.5千克和钻取获得的深层样品(月岩)约0.5千克。 

  根据之前人类自月球带回来的样品测算,月壤的地质年龄基本都在30亿年以上,高地中的标本甚至达到46亿年。由此可见,月球是在太阳系早期形成的。那时的宇宙间到底经历过什么样的“大动荡”?这是行星科学家们一直想要解开的谜题。 

  那时,漫天飞行的小天体撞上有固态表面的更大的天体,会留下最常见的“证据”撞击坑。分析撞击坑的数目和空间分布,是行星科学家们反推小天体运行的特征和变化最常用的手段之一。但在地球这样活跃的星球上,撞击坑很容易被地震、火山、冰川、流水地质活动所抹去。 

  这时人们发现,像月球这样没有什么地质活动的星球,堪称一座天然的“撞击坑博物馆”。而月壤,就是这些撞击的忠实记录者它完全是由于外力撞击形成的,大块的基岩在小天体的撞击下不断打碎、混合、翻动,最终在月球表面形成了这层细腻的沙土层。表面越古老的区域,经历的撞击就越多,月壤层也就越厚。 

  而此次“嫦娥五号”挖土选址在月球风暴洋的东北角,那里有人类目前所知“最年轻”的月岩、月壤,可能在距今20亿年前甚至6亿年前形成。只有更多的样本,才能帮助我们真正全面认识月球,认识地月系统,认识整个太阳系的过去。 

  说完了月壤的科学价值,我们再来聊聊“嫦娥五号”2000多克的月壤,它将怎么分配使用呢? 

  因为只有1克,更要珍重。我们的使用方式是平分:一半保存在北京天文馆展示,另一半交给科学家做研究。中国科学家靠这0.5克月壤,总共发表了40篇论文,真好比“针尖上做学问”。如今有了2千克月壤,对月球的研究肯定会比0.5克更深入,不知未来能产出多少新的科学问题和论文。 

  虽然从理论上讲,月壤很难用金钱衡量,但也有例外。1993年,3块由前苏联“月球”16号探测器带回来的总质量为0.2克的月岩样本,被拍卖了442500美元。9年后,美国一个存放月球标本的保险箱被盗,NASA 估计这些总质量为285克标本,价值约为100万美元。所幸,最后这些被盗的月球标本,全部都被找了回来。 

  “嫦娥五号”此次带回的样品,早已安排好了用途:一是进行科学研究,包括在平等互利、合作共赢的基础上,与各国科学家开展合作;二是有一部分将入藏国家博物馆,进行公众科普教育;三是会按照国际惯例,作为国礼相送。 

  月球探测是人类进行更远的深空探测的前哨和必经之路,中国的探月之旅远未完成,未来人们还会见证嫦娥六号、七号、八号等任务,甚至可以期待月球科研站的建成。在月球上仰望星空,是多么令人神往的光景! 

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