嫦娥五號帶回的2千克樣品，有怎樣的價值？

2020-12-18 新京報

北京天文館收藏的0.5克月球巖石樣本，由阿波羅17號飛船於1972年從月球採集。圖/北京天文館

新京報訊（記者 倪偉）12月17日凌晨，歷時23天，嫦娥五號探測器將兩千克月球樣品帶回地球。

這趟旅程困難重重、充滿風險，嫦娥五號執行的多個任務都是中國首次嘗試。拼命帶回的這2千克樣品將會帶來什麼研究成果，會產生怎樣的深遠影響？

從風暴洋採回全新樣品

2006年起，半克月巖一直在北京天文館展出。次年，嫦娥一號發射升空，之後每次嫦娥探測器發射，北京天文館都會迎來特意觀看月巖的觀眾。

這半克月巖是來自美國的禮物，由阿波羅17 號飛船的航天員帶回地球。1978年，美國總統卡特安全事務顧問布熱津斯基訪問中國時將之作為贈禮。中國學者將其分為兩半，一半用來研究，一半用來展示。

「這些年我們圍繞這半克月巖策劃了不少活動，跟觀眾介紹月球相關的知識。不過畢竟還是美國贈送的，我們更希望自己國家採集的月球樣品，未來也能放在天文館，讓老百姓能夠近距離接觸。」北京天文館名譽館長朱進告訴記者。

中國月球探測工程首任首席科學家歐陽自遠院士曾回憶，利用這半克月巖，當時中國學者花了4個月研究其化學成分、同位素、礦物質、採集地點等，發表了14篇研究文章，研究結果讓美國同行信服。

月球的巖石和土壤，被認為對於研究太陽系有特殊的價值。全國空間探測技術首席傳播專家龐之浩介紹，月球沒有大氣層保護，所以月表的月壤是受地外星體撞擊，以及受到宇宙射線輻射和太陽風轟擊等空間風化作用後形成的。通過研究月壤，能進一步了解月球狀態、物質含量、地質演化歷史，也可以為了解太陽活動等提供新的信息，這將幫助中國人在月球研究領域為全球做出貢獻。

此次嫦娥五號降落的地點，位於月球正面風暴洋北部呂姆克山脈附近著陸，從未有探測器到訪過。這裡存在大約13億至20億年前的玄武巖，對人類來說是全新的月球樣本。

《自然》雜誌文章稱，此前對月壤樣品的研究表明，月球上的火山活動在35億年前達到頂峰，然後減弱並停止。但對月球表面的觀測發現，某些區域可能含有最近10億至20億年前才形成的火山熔巖，這與嫦娥五號著陸地區的年齡相仿。

「嫦娥五號降落的地點有別於以前的採樣地點，有可能做出更新的研究成果，填補以前的研究。」朱進說。除了月球樣品，研究人員還利用落到地球的月球隕石開展研究，但是隕石經歷過複雜環境，與直接採自月球的純淨樣品相比，後者更為重要。

嫦娥五號著陸於風暴洋北部呂姆克山脈附近，從未有探測器到訪過，黃色為嫦娥五號著陸器著陸區。圖/國家航天局

樣品研究有助於月球資源利用

上世紀六七十年代，美國和蘇聯通過有人和無人採樣的方式，總共從月球帶回380多千克樣品。這些樣品讓人類對月球和太陽系有了更深入的認識。

例如，通過對月壤樣品的分析，科研人員確定，月壤由微小的桔紅色玻璃形式顆粒構成，這些顆粒一般富含鋁、硫和鋅，在月殼部分融化過程中，在月面下約300千米深處形成，後因火山活動而噴出到月面。

美國航天員鑽取了3米深的月球巖芯，發現土壤多達57層，每一層就是一次隕石衝擊。科學家還通過樣品分析，證實了月球上存在核能源氦-3，為後來月球研究和探測注入了巨大動力。

龐之浩說，氦-3是理想、安全、高效的核聚變燃料，這種資源地球上很少，只有10噸到15噸左右，而月球上的氦-3至少有約100萬噸。如果開發出來進行核聚變發電，能滿足地球上一萬年的能源使用。」

科學家發現，月球土壤和巖石可以製取水和氧，氧化鐵的含量也很高。這些元素都可以加以利用，成為未來建立月球基地的能量來源，這對建立月球基地的方式和路徑產生了極大的影響。

NASA科學家表示，希望目前新一輪的樣品研究可以推動更實際的月球開發。例如，通過使用月球資源，包括可用於製造火箭燃料或氧氣的水冰，使航天員在月球上開展更深入的探索。這些樣品也可能幫科學家探究月球極地冰層的成因，以及其他可能用於未來勘探的資源。

2019年11月，NASA研究人員時隔近50年打開阿波羅17號採回的月球樣品，用現代科技對其開展研究。圖/NASA

兩千克樣品的研究成果，應讓公眾知曉

雖然已經有近50年沒有採集新的樣品，但對月球樣品的研究持續至今。

時隔40多年之後，2019年11月5日，美國航空航天局在休斯頓詹森航天中心重新打開了一批阿波羅飛船帶回的月球樣品。科學家從試管中提取樣品，然後送去給研究團隊進行研究。

自從阿波羅時代以來，所有返回地球的月球樣品都存放在實驗室中。其中大多數經過了充分研究，許多樣品至今仍在被研究。但是，美國航空航天局還決定封存一些，以便未來使用更先進的技術進行分析。

去年打開的這批樣品是阿波羅17號帶回來的，包括月球巖石和土壤，被封藏了近50年，從未被接觸過，與北京天文館的月巖屬於同一批。ANGSA科學家說，相比阿波羅計劃開展的年代，由於過去50年的科技進步，科學家們有機會以以前不可能的方式分析這些樣本，進行當時無法開展的檢測。現在再度啟動研究，有望獲得關於月球的新發現，使阿波羅計劃的科學效益最大化。

同時，拿出一部分阿波羅計劃的樣品，也能讓新一代科學家練練手，為2020年代開始的未來登月任務做好準備。美國正在推進Artemis月球計劃，計劃2024年前讓兩名航天員登陸月球，並帶回樣品。到時候，新一代科學家將有新的研究任務了。

隨著嫦娥五號返回，中國科學家也等到了嚮往已久的研究對象。「這兩公斤的樣品很寶貴，參與研究的機構需要一定的能力和基礎，我們也希望以後能夠參與這方面的研究工作。」朱進說。

朱進還提到，嫦娥五號整個任務過程，讓廣大公眾非常關注，未來的研究成果也應該讓公眾知曉，發揮社會效益，因此圍繞這兩千克樣品的展示傳播非常重要。他認為，天文館等機構的主要職能是科普，應該承擔起責任，及時展示、傳播這2千克樣品的研究成果。

新京報記者 倪偉

編輯 陳思 校對 李世輝

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