新聞背後|我們為何登月「挖土」?訪中國科學院國家天文臺研究員鄭...

2020-12-04 瀟湘晨報

中央紀委國家監委網站 柴雅欣

今天凌晨4時30分，嫦娥五號探測器搭乘著長徵五號遙五運載火箭離開地球，登上探月之旅。它肩負著前所未有的使命：首次在月球表面自動採樣，首次從月面起飛，首次實現月球軌道無人交會對接，首次帶月壤高速再入返回地球。一句話，就是要先去月球採月壤，然後帶著月壤回地球。

我們為什麼要登月「挖土」？在嫦娥五號還在努力奔月的時候，我們採訪了行星科學專家、中國科學院國家天文臺研究員鄭永春博士，請他帶我們為探月之旅做好「攻略」。

問：嫦娥五號將實現我國首次月球無人採樣返回任務。您主要從事月球與行星地質研究，能和我們簡單介紹下月壤是什麼嗎？

鄭永春：通過地基天文望遠鏡對月觀測、繞月衛星的遙感探測等手段，我們發現，幾乎整個月球表面都覆蓋著一層細粉狀的風化物質，這就是月壤。月壤不僅是月球上的土壤，還包括臥或埋於粉狀風化物中的直徑數米的巖石。不過，由於月面長期受小行星和微隕石撞擊，這些表面的巖石基本上都被粉碎了，變成了各種各樣的粉末。

問：這一次，嫦娥五號不僅要親訪月球，還要帶著月球「特產」回來。我們為什麼要採集月球樣本呢，研究月壤有何意義？

鄭永春：首先是為了科學研究。我們認識月球，除了遙感手段外，最重要的就是拿到樣品，在實驗室開展精細分析。

月壤是了解月殼巖石圈的組成和分布特徵，研究月球乃至地月系演化歷史的絕佳樣本。它存在於月球表層，遭受了微隕石和小行星的撞擊，所以含有微隕石和小行星撞擊歷史的信息；此外，月壤是從月球固體巖石圈到太陽系空間的過渡帶，月壤暴露於宇宙射線和太陽風中，包含太陽系空間物質和能量信息，可以為了解太陽活動歷史等提供必要的信息。

月壤也是月球資源利用研究的重要載體。月壤中含有豐富的資源，包括可用於可控核聚變的燃料氦-3、鈦鐵礦、克裡普巖等潛在資源，可為月球資源開發利用、月球基地的選址等提供重要科學依據。

需要說明的是，由於地月運輸的高昂成本，目前所謂的月球資源還不具備商業開發價值，只有潛在開發價值。不過，如果有一天人類長居月球，那利用月壤在月球上就地生產建築材料、鋪設路面、生產氧氣和水等將是十分必要的。

問：美國和前蘇聯早先登月時採集過月球樣本。通過研究月球樣本，科學家已有哪些重要發現呢？

鄭永春：在人類的探月歷史上，少數航天大國曾到月球採樣。1969年7月至1972年12月，美國通過阿波羅11號到阿波羅17號載人飛船實施了7次載人登月任務，除了阿波羅13號遭遇失敗外，6次任務共帶回月壤和月巖樣品約381.7千克。蘇聯月球16號探測器從月球豐富海取回了101克樣本，月球20號探測器和月球24號探測器則分別採集到55克與170克樣品。

月球樣品的研究極大更新了我們對月球的認識。可以說，除了靠遙感數據獲得對月球全球性的認識之外，絕大部分與月球有關的發現，都來自月球樣品的實驗室研究。

由於月球樣品十分珍貴，對其開展無損和痕量分析的需求，提升了許多高精尖的實驗分析技術。比方說，科學家在月球樣品中發現了氦-3，它是核聚變的理想原料。研究發現月壤中含有豐富的太陽風氣體氦-3，這是靠遙感手段解決不了的，只能拿回地球上分析。前期嫦娥工程探明，月壤中的氦-3儲量達上百萬噸，能滿足人類約1萬年的能源需求。

問：您曾參與研製成功了國內首個模擬月壤。這一次嫦娥五號將帶回「真」的月壤，您都有哪些期待呢？

鄭永春：我非常期待嫦娥五號能採集約2000克月球土壤和巖石回到地球。這些樣品裡，有一部分是月球土壤，是我很感興趣的研究對象；其中也有很多巖石，科學家希望採集到的巖石類型越豐富越好。

還有一個值得期待的，是在月球表面鑽探取樣獲得巖芯。上一次月球鑽探取樣已經是在上世紀六、七十年代美國「阿波羅」登月計劃時期了，深度也尚淺。探測器在鑽探過程中會遇到各種問題，甚至會被卡住，如果嫦娥五號（鑽探順利）取得完整的巖芯，那這個巖芯價值巨大。因為巖芯是一層一層堆積起來的，記錄著月壤不斷翻轉、掩埋、堆積的過程，而我們只有通過巖芯樣品才能更好地研究月壤的形成過程。

問：人類目前對月球的了解程度如何？

鄭永春：除了地球之外，月球是人類了解最多的地外天體，目前已經進行了130多次探月活動，其中包括6次美國「阿波羅」登月，3次前蘇聯的不載人登月採樣，還有很多次遙感探測任務和軟著陸任務，所以關於月球的探測成果是非常豐富的。

以前，特別是六、七十年代的時候，限於當時的技術手段，科學家判斷月球應該是十分乾燥的；90年代以來，通過遙感探測手段，科學家發現月球兩極永久陰影區可能會有水冰；如今，藉助新技術手段，對六、七十年代的月球樣品進行了重新分析，發現月球樣品裡並非徹底沒水，還是有一些來自巖漿的水，儘管含量非常微小，基本上不可用。前幾天，美國宇航局稱在陽光照射下的月球表面，首次探測到水分子。月球上有水，應該是最新發現之一。

此外，月球對人類的一些新價值也在逐步開發出來。月球是我們人類走向深空的重要一站，未來，我們或許可以利用月球來監測地球，得到關於地球的整體認知。

【來源：中央紀委國家監委網站】

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