嫦娥五號這麼辛苦到月球採樣,月球土壤的科研價值有哪些?

月球土壤的科研價值有哪些？月球上的土壤是怎麼形成的？

嫦娥五號的任務是要從月球帶一抔土回來，我們為什麼要跑到月球上面採集土壤樣品回來研究呢？月壤究竟有什麼科研價值？對我們有什麼意義呢？

月壤雖是土，價值抵萬金——分析物質構成

「月壤即月球的土壤，雖然在月球上唾手可得，但是對地球人來說卻蘊藏著巨大的科學價值。」

中科院專家表示，月壤是從月球固體巖石圈到太陽系空間的過渡帶，包含著相關區域的大量信息。對月壤的研究出了研究月球本身，還闊以對太陽系的空間物質和能量的重要信息。

這樣就可以了解太陽初期的演化歷史進程、月巖和月壤在暴露在宇宙空間的的輻射、揮發分的脫氣歷史。還有太陽風和太陽表層的組成和成分特徵、對小天體和微隕石撞擊月球的歷史記錄。有利於進一步了解月球的狀態、溫度、物質含量等重要信息，深化對月壤、月殼和月球形成演化的認識。

據據全國空間探測技術首席科學傳播專家介紹，根據月球樣品研究發現，發現月球含有氦-3。氦-3並不是電影的不存在的東西，是真的存在一個元素。氦-3還是世界公認的高效、清潔、安全的核聚變發電燃料。據計算，100噸氦-3可以為全世界提供一整年的消耗，只不過地球存儲的氦-3很少，目前已知只有500公斤左右。但是月球淺層存儲量卻達到百萬噸的存儲，可以解決人類的能源短缺的問題。

嫦娥五號任務目標是抓取2公斤以上月壤，而探測器設定的月壤抓取上限是4公斤

為此嫦娥五號著上組合體配備了人類迄今為止最為全面的地外天體樣本抓取機構，鑽取採樣系統由「

巖心鑽探機

」和「

機械取樣器

」組成。巖心鑽探機可以鑽取月面下2米深度的月巖樣本，機械取樣器則由四自由度機械臂與末端採樣器組成，基於機械臂功能可以實現大範圍多樣化採樣。

巖心鑽探機

末端採樣器兩端分別是鏟挖式採樣器與淺鑽式採樣器，能執行鏟、挖、淺鑽、拾取等多種形式的樣本採集。

月球上的土壤是怎麼形成的？

1、月壤是小天體隕石長久持續撞擊形成的

月球表面的撞擊坑都是大大小小的隕石撞擊所留下的撞擊坑，不僅僅是月球，地球、火星等等太陽系內的星球都受到過無數的隕石撞擊。

（左）遍布撞擊坑的月球高地；（右）直徑約900米的小行星「龍宮」上最大的撞擊坑Urashima，直徑約290米 | NASA、JAXA

（左）月球淺表的垂直分布，最上面那層細膩的表層就是月壤（風化層）|參考文獻[1]；（右）長期的撞擊累積形成了月壤|參考文獻[2]

行星科學家們分析月球的撞擊坑數目和空間分布，可以反推出小天體運行的特徵和變化，比如去年的《科學》雜誌：地球在近幾億年裡遭受了更頻繁的小行星撞擊。

地球現在的地質活動是比較活躍的星球，撞擊坑比較容易被地震、火山噴發、冰川雪災、流水泥石流等等自然地質活動抹去，即便是月球這種沒有地質活動的星球，也很容易被新的撞擊坑所覆蓋。

（左）被各種地質活動劇烈侵蝕的地球弗裡德堡撞擊結構（Vredefortdome），形成於20億年前，直徑據估計超過300公裡|NASA/#STS51I-33-56AA；（右）先形成的撞擊坑被後形成的撞擊坑侵蝕和覆蓋機制|參考文獻[3]

所以，月球目前的撞擊坑，都是大小不同的隕石互相在月球表面所留下的痕跡，同時也不能夠長長久久倖存至今，也會被後來的隕石所覆蓋。

幸運的是，即便撞擊坑會被侵蝕抹去，但撞擊打碎的月壤不會消失。表面越古老的區域，經歷的撞擊就越多，因此月壤層也就越厚。

月壤裡不僅記錄了月球的歷史，還記錄了太陽系的歷史

通過阿波羅任務帶回的月壤月巖分析，行星科學家們早就發現，月球在39億年前就已經遭受各種隕石天體撞擊，這就是月球歷史上著名的「後期重度轟擊」（Late Heavy Bombardment，簡稱LHB）事件

但是，怎麼解釋這個撞擊事件，科學界卻有著曠日持久的爭議：

一方認為，月球在約39億年前經歷了一波突然且短而劇烈的小天體轟炸。另一方認為，月球自約45億年前誕生以來受到的撞擊一直在穩步減少，直到如今。39億年前確實有過猛烈撞擊，但這不過是太陽系從猛烈碰撞逐漸轉向寧靜的餘暉罷了，而阿波羅樣品中發現的39億年前的撞擊「尖峰」，或許只是因為採樣偏差或者其他原因，但總之，那個短暫的撞擊「尖峰」實際上並不存在。月球在39億年前真的存在過撞擊「尖峰」嗎？| 來源：參考文獻 [6]這兩種相對的觀點以及該如何推算太陽早期的行星遷移有著不可分割的關係，目前科學家們的研究認為，如果早期太陽系真得發生過行星引起的大動蕩，那麼發生的時間就和LHB之間可以建立起兩種可能的關係：1、如果行星遷移發生在太陽形成的後期（約39億年前），那麼就是在相對穩定的太陽系突然產生的大動蕩，就剛好可以對應39億年前的月球遭受猛烈隕石撞擊的時期。2、巨行星的遷移發生在太陽系形成的早期（約45億年前），在不穩定的太陽系內發生行星遷移，產生的影響就不會那麼的突然和違和，剛好可以對應45億年前開始遭受撞擊一直在逐步減少的觀點。從另一方面，根據目前的動力學，模擬發生動蕩時期的小天體的大小頻率和分布又會有著巨大的影響。慢慢隨著小行星遭受到更多的撞擊、破碎變小，這些影響最終會傳遞給更小的撞擊體，從而影響到月壤增厚的速率。.如果說巨行星動蕩發生於太陽系形成的早期（約45億年前），比從45億年前開始逐漸減少至36億年前的撞擊分析，同時小行星的數目趨於穩定，這個過渡期和月壤增速發生變化的時期（約35億年前）高度吻合。大動蕩發生的時間對形成月球撞擊坑的肇事小天體大小頻率的影響。關於月幔的高度親鐵元素（HSE）詳見：《自然》雜誌：月殼幔缺「鐵」之謎，有了新解釋！ | 修改自參考文獻 [7]前面支持太陽系早期開始動蕩所說的證據，也意味著晚期動蕩說所認為的，太陽系內曾經遭受一段撞擊「尖峰」期，其實可能並不存在。