在二千克月壤樣本中 或許能找到來自地球的隕石

2020-12-03 光明網

問:作為研究行星的科學家,您首次接觸月壤是什麼時候?它和地球上的土壤有什麼不同?

答:2008年,我在美國亞利桑那州立大學做訪問學者時,參加了當地一個寶石展銷會,會上有各種稀罕石頭,我第一次見到了月球隕石。自己掏腰包,我買了一塊小薄片,0.1克月球隕石。隨後研究發現,這塊小石片表面有燒黑的熔殼,有包含月球上的特殊的元素和同位素,甚至可以測定居地年齡(在地球上待了多少年),完全可以確定它來自月球。當時通過這個0.1克月球隕石,我進行了研究,也發表了論文,與地球土壤的區別主要是微量元素和氧同位素不一樣。

問:在中學教材上有一篇課文,說到月球的起源,月球究竟是地球的妻子、姐妹還是女兒?通過2千克月壤樣本可不可以判斷出來這種關係?

答:月球有很多地球的基因,大部分科學家都認為月球是地球的女兒。月球形成於地球的大碰撞中。在約46億年前,地球正在形成之際,遭到其他天體的碰撞,碰撞導致的大量地球碎塊拋向太空,並圍繞地球旋轉,最終這些碎塊逐漸形成了月球。如果說地球的年齡是46億年,那麼月球的年齡就稍微晚一點,所以說月球是地球的女兒。

嫦娥五號帶回來的2千克月壤樣本可以讓我們獲得更多的同位素組成,但很難從中找到月球是地球女兒的直接證據。理論上,地球上有來自月球的石頭,月球上有來自地球的石頭,但目前月球上還沒有找到來自地球的隕石,或許在2千克月壤樣本中能找到來自地球的隕石。

問:此前,美國和前蘇聯已經從月球帶回大量月壤做研究,這次中國從月球取2千克的月壤在科研上價值何在?

答:這次我們在月球上的採樣點與美國和前蘇聯的都不一樣,他們採過的地方我們就不去,這次嫦娥五號預選著陸區位於月球正面風暴洋北部月海一個月球火山口附近。之所以選擇這個地方,是因為美國通過阿波羅飛船帶回的月壤研究發現,這些月壤都是31億年前形成的,由此他們認為31億年前月球就「死」了,月球是個「死」星。

月球火山口附近的月壤更雜,科研價值更大。通過對月球表面圖像的研究,時間越久其表面遭隕石的撞擊越多,反之越少,這就是「撞擊坑統計定年法」。依據此法,在月海中的火山巖應該晚於20億年前,在10到20億年間,若這種推算成立,則證明月球20億前還有「生機」,而不是30億前月球就「死」了。這種推斷是從月球遙感而來的,但缺乏來自月表的證據,假若2千克的月壤樣品能證明這一點,科學家可以重新思考月球演化的歷史。

2千克的月壤樣品還可以進一步驗證「撞擊坑統計定年法」的可靠性。假若撞擊坑統計定年法的年代劃分證明是對的或者錯的,月海中的火山巖出現在15億年前或者18億年前,那麼一些研究成果可以獲得更精準的校正,月球的撞擊年代曲線可能會發生變化。這種方法也可以運用到其他星球的研究上。從這一角度講,在月海中取土2千克的價值是相當大的。

問:月球取土工程的安全性、可靠性如何保障,若失敗有沒有備選方案?

答:嫦娥五號探測器將在月球正面最大的月海風暴洋北部呂姆克山脈附近著陸。工程方面,主要考慮地形、地貌、坡度、光照和通訊條件等因素。科學方面,著陸點要遠離以往著陸採樣區,以獲得與以往不一樣的樣品,能回答以往沒有解決的科學問題。呂姆克山東部區域,有月球上最年輕的火山巖,這裡的樣品研究意義很大。

月球取土採用的是全過程無人操作,完全依賴於傳感器的反饋進行操作,也有失敗的可能。如著落點的小環境不好,鑽頭在鑽進過程中遇到比較堅硬的巖石,導致無法鑽進;月表月壤比較緊實,導致抓取月壤困難;這些都有可能發生。但是,我們進行了10年的月球取土的模擬實驗,無論是著落區地質地貌地圖,還是鑽探機械設備的模擬取土實驗,都作了深入研究,月球取土成功是有很大把握的。

問:嫦娥五號帶著月壤樣本返回地球後,您有沒有可能獲得部分月壤樣本進行研究?未來還有新的研究方向嗎?

答:嫦娥五號的樣本回來以後,我們會積極申請獲得月壤樣本。由中國人自己採集的月球樣本進行研究,不再受限於其他一些國家的制約。對於我們國家來說,這是科學發展的一個機會,也是中國貢獻世界的一個很重要的方面。

我和我的團隊已經著手於火星土壤和巖石的研究。未來,我們希望為中國的火星探索貢獻自己的力量。

首席記者楊佳峰

來源: 武漢晚報

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