科普|月球上挖回來的「土」可以種菜嗎?

2021-01-15 澎湃新聞
本文專家: 劉豔,理學博士,中國科學院空間應用工程與技術中心,助理研究員

最近,嫦娥五號帶著希望與祝福奔向月球「挖土」,受到了全國人民的熱切關注。

終於,嫦娥五號回來了!

帶著「土特產」——月壤回來了!

北京時間12月17日1時59分,嫦娥五號返回器在內蒙古四子王旗預定區域成功著陸,標誌著中國首次月球採樣返回任務圓滿完成。

九天攬月,這一刻,中國航天實現了!

還記得,發射時的「5、4、3、2、1,點火!」

嫦娥五號發射成功

11月24日凌晨,嫦娥五號探測器在中國文昌航天發射場發射升空並進入地月轉移軌道。

中國首次實現地外天體起飛

12月3日23時10分,嫦娥五號上升器成功將攜帶樣品的上升器送入到預定環月軌道。

中國首次實現月球軌道交會對接

12月6日5時42分,嫦娥五號上升器成功將樣品容器安全轉移至返回器中。

嫦娥五號成功到達預定落點

12月8日6時59分,嫦娥五號上升器按照地面指令,成功到達預定落點。

嫦娥五號完成修正,準備返回地球

12月12日至16日,嫦娥五號軌道器和返回器組合體在完成2次月地轉移入射、3次軌道修正後,返回器於12月17日與軌道器分離並重返地球。

嫦娥五號帶著月壤順利返回地球

12月17日1時59分,嫦娥五號帶著月壤順利返回地球,中國首次月球採樣返回任務圓滿完成。

相信有很多人都好奇,為什麼要去月球上挖土?挖土怎麼選址?中國可能會跟哪些國家分享?

就今天,滿足你所有的好奇心!

月球上挖土是如何選址的?

嫦娥五號回家帶回來珍貴的「月球土特產」,是繼美蘇採樣後40多年來,人類再次成功獲取的月球樣品,選取的是全新的採樣區域,將為科學家了解月球的完整歷史做出貢獻。

說到選址,裡面的講究還真不少。

一是

嫦娥五號挖土選址在月球風暴洋的東北角

,距離美蘇登月採樣的地點都在1000公裡以上,那裡有人類目前未曾找到過的月球「最年輕」的月巖、月壤,可能在距今20億年前甚至6億年前形成。

二是之前人類自月球帶回來的

樣品地質年齡基本都在30億年以上

,本次獲取樣品幫助科學家了解更近歷史時期的月球環境。

相比前面的嫦娥系列工程任務,嫦娥五號最獨特的是將月球樣品帶回地球。

對月球返回樣品的處理和保存是嫦娥五號工程需要攻關的重要科學問題。

月壤該如何保存、研究?

目前世界上僅美國、前蘇聯、中國成功完成了月球採樣返回。

美國通過阿波羅計劃的6次載人登月任務採集和返回381.69kg的月巖、月壤樣品,前蘇聯通過3次無人登月任務採集到321g月球樣品。本次,

嫦娥五號通過無人自動採集獲得約2kg的月球樣品,其中包括鑽取樣品0.5kg,月表樣品1.5kg。

阿波羅17號太空人HarrisonH. Schmitt收集月表樣品(圖片來源:NASA)

地球表面有氧氣、水蒸氣、二氧化碳等大氣環境,也充滿了人類活動產生的廢氣、塵埃顆粒,與月球環境存在巨大差異。

一旦帶回來的月壤樣品接觸到了地球大氣,可能會發生物理化學反應,從而使寶貴的月球樣品受到汙染,大大降低其科學研究價值。

因此,月壤樣品的保存顯得尤為重要。

在月樣品保存和研究方面,2016年,我國在中國科學院國家天文臺建成了月球樣品實驗室,包括殺菌和消毒實驗室、密封封裝裝置解封和樣品初步處理實驗室、臨時存儲和永久保存實驗室、科學分析與研究實驗室、手套箱高純氮氣供給實驗室等,將完成月球樣品接收、殺菌消毒、收集、檢查、分類、初步處理及存儲,以及科學分析和研究等工作。表取和鑽取的月球樣品的處理方式也不同。

圖源:吳啟鵬等:《我國月球樣品的處理和保存》

對於月表樣品,用勺子進行人工分離,並收集子樣品;對鑽取樣品,採用不鏽鋼刀片進行切割,並獲取子樣品;之後,對分離出的每一份子樣品進行分類、製備、編號、封裝於不鏽鋼容器內,所有操作均在手套箱高純氮氣環境下完成。

中國月球樣品存儲室採用中國銀行儲藏室標準完成建造,可保護月球樣品不受自然災害威脅。

另外,

本次也選取了湖南韶山作為月球樣品保存的災備點,告慰毛主席「可上九天攬月」的夙願。一部分月壤即將入藏國家博物館,向公眾展示

,如果想看的話可以去國家博物館。

在月球樣品研究方面,主要包括初步試驗和後期的精細研究。

初步試驗主要測試樣品的物理和化學參數,為後期的精細研究和存儲作參考。

圖源:吳啟鵬等:《我國月球樣品的處理和保存》

實驗類型和手段包括:通過礦物學實驗進行樣品質量、密度、外貌、宏觀及微觀結構描述、礦物學分析等,主要採用顯微成像光譜測量儀、X射線衍射儀、場發射掃描電子顯微鏡等;通過化學試驗主要進行化學組成分析,可採用光學攝譜儀、質譜分析等手段;而對樣品中放射性元素的分析採用非破壞性伽馬射線完成。

就採樣設備而言,嫦娥五號使用的月球樣品分析設備的性能指標相比美國阿波羅時代的分析設備更加先進。

挖回來的土可以種菜嗎?

很遺憾的是,經檢測,

月壤採樣比較乾燥,不含任何有機養分,因此並不能種菜。

但還有一個好消息值得關注。

由於太陽風的作用,月球土壤中含有氦-3,儲量約有100多萬噸,可以發生核聚變反應,

作為發電的一種新型清潔能源,可以解決1萬年以上的人類能源需求。

月球上有哪些可利用的資源?

依據已有的研究,月球上有豐富的礦藏,含有地球上全部60種以上的礦物質,其中有6種地球上還沒有。

例如,月表分布最多的是月海玄武巖,富集大量的鉻(Cr)、鈧(Sc)、鈦(Ti)等元素,並蘊含豐富的鈦鐵礦。

鈦鐵礦

可能會跟哪些國家分享月壤?

國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳豔華介紹介紹,嫦娥五號帶回來的月球樣品異常珍貴,通常有以下用途:

一是進行

科學研究;

二是有一部分樣品將

入藏國家博物館,進行公眾科普教育;

三是可能會按照國際慣例作為

國禮相送。

另外,還有一部分樣品將在平等互利、和平利用、合作共贏是原則上與有關國家和世界的科學家共享。

當然,這也主要看各國的政策,在平等互利、合作共贏的基礎上,中國願意同各國相關單位科學家工程師開展真誠友好的合作。

本文有科普中國水印的圖片均來自版權圖庫,圖片內容不授權轉載

原標題:《2千克!嫦五帶回來的月壤,都去哪兒了?會跟哪些國家分享?》

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  • 果然,中國科技的盡頭——種菜
    12月17日,嫦娥五號返回器順利降落在內蒙古四子王旗預定著陸區,這標誌著我國首次月球採樣返回任務取得圓滿成功。這次一同被帶回的月球「土特產」裡還有月壤。作為歷史悠久的農耕大國,「耕種」就是深刻進每一個中國人血液裡的民族基因,見土就想種菜的執念根深蒂固。哪個中國人的終極夢想不是退休後有塊小菜園打理呢?
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    12月2日22時,經過約19小時月面工作,探月工程嫦娥五號探測器順利完成月球表面自動採樣,並已按預定形式將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。嫦娥五號成功挖土,都有哪些「神器」相助?從月球2米深處抓回來的土,能保證每一層都原汁原味嗎?
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  • 月壤不能種菜,那中國人民的種地民族基因可咋整啊?
    這次一同被帶回的月球「土特產」裡還有月壤。作為歷史悠久的農耕大國,「耕種」就是深刻進每一個中國人血液裡的民族基因,見土就想種菜的執念根深蒂固。哪個中國人的終極夢想不是退休後有塊小菜園打理呢?因此月球的土壤能種點啥,自然也成了網友們關心的頭等大事。
  • 有人想到月球上種菜?專家:這樣操作不是沒有可能……
    既然月壤不適合植物直接生長,那網友熱議的「月球種菜」夢想是否就此落空?那倒未必。「電影《火星救援》的土壤改造方法也適用於月球。」西北農林科技大學教授張顯表示,月球土壤是由月巖風化而來,其成分和地球土壤的區別在於缺乏有機質、水和空氣,並且多了氦-3。理論上講,只要提供植物生長所需的有機物、水、氧氣和陽光等,就可以種植出土豆等作物。
  • 月球上的土,為什麼這麼珍貴?
    嫦娥一號實現了環繞月球探測,嫦娥二、三、四號實現了月面軟著陸、月面就位探測和巡視探測,而這次的嫦娥五號,則要實現無人採樣返回。說的簡單點,就是去月球挖點土帶回來。要是比作外賣,就好比是中國下了個單,內容就是月球上的土,然後嫦娥五號就像快遞員,接了單去月球挖土再帶回來。雖然說起來很簡單,但是要真正實現,卻是一個極其複雜的系統工程。
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    空油桶種菜一個普通的家庭一個月估計要吃完一壺食用油吧,那麼家裡經常就有很多空油壺空油桶,只要稍微處理一下,就是很好的種菜盆,種菜神器了。只要把底部用鐵釘鑿出十幾個小孔,方便透氣排水,頂部直接切掉。然後就可以裝入肥沃疏鬆的土壤,來進行種菜了。大蒜,蔥苗都可以種。種下後十幾天就發芽了,吃的時候用剪刀剪下來吃,還能吃幾茬呢。