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原产地追溯、成分勘察、味道分析……

嫦娥送来月壤可以这样打开

2020-12-23来源:新华日报作者:叶真作者(文):作者(图): 发布: 责编:严常坤访问量:25

12月17日凌晨1点59分,完成月球“挖土”任务的嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗成功着陆,来自月球的“土特产”被“快递”成功。这也是1976年8月苏联“月球24号”探测器最后一次采集月球样本至今,人类44年后再次更新月壤样本。

“月壤能种菜吗?”“月壤味道如何?”……本期《科技周刊》,以一种特殊的方式解读月球“土特产”。

月壤——月球过去的讲述者

月球和地球年岁相当,大约已经45亿岁了。20世纪六七十年代,美国和苏联曾分别通过载人飞船和月球探测器,为人类带回了月球上土壤和岩石样本。

与此前不同的是,此次嫦娥五号的采样点位于月球正面风暴洋的吕姆克山脉以北地区(月球正面西经51.837度、北纬43.099度),这对于人类来说是一个全新的区域。嫦娥五号取回的月壤是混合物质,主要成分除了取土点原地破碎玄武岩外,还有月球高地被撞击溅射来的斜长岩、陨石的碎片等,是平均直径小于1毫米的岩石颗粒。

嫦娥五号钻取子系统飞控专家组成员、中国地质大学(武汉)行星科学研究所肖龙教授介绍,通过对美国和苏联带回的月球样品研究,科学家们发现,月球上的火山活动在35亿年前达到顶峰,之后减弱并停止。此前美国和苏联采样的月壤约来自于30亿-40亿年前,而吕姆克山脉附近的岩石和土壤样本是大约13亿至20亿年前形成的玄武岩,这些“年轻”的月球土壤能够帮助科学家最终确认该区域火山活动是何时停止的,这将让人们能够更加完整地还原月球的历史,更全面认识月球、地月系统,甚至整个太阳系的过去。

月亮和地球可谓一母同胞,所以岩石成分非常类似。两者的土壤都是由岩石在经历复杂变化后形成的。只不过,生命赋予了地球土壤更多活力。西交利物浦大学健康与环境系副教授陈正告诉《科技周刊》记者:“从化学组成来说,月壤和原始地球土壤的成分差别并不大,只不过和现代地球土壤的差别就很大了。现代的地球土壤里面有大概2%-5%的有机质,还存在大量的水,以及众多的微生物,这些都是月球土壤上所没有发现的。”

南京信息工程大学激光光谱研究团队负责人刘玉柱教授多年来利用光谱技术研究物质成分。他告诉记者,根据美国和苏联所采集的月壤样品分析研究表明,月球土壤主要由各种岩石碎片、矿物碎片以及玻璃状二氧化硅等各种类型的颗粒凝聚组成。在元素成分组成上,月球土壤的主要元素组成为氧、硅、铁、钙、铝、镁等。月球土壤蕴藏着丰富的钛元素、氦-3,还存在天然的铁、金、银、铅等矿物颗粒。“其中,氦-3是一种未来可能进行热核聚变发电的清洁能源。各种矿物质尤其是一些珍贵的稀土金属,也是地球极度紧缺的资源。钛也能为未来月球航天器的研究和制造提供原材料。”

下一站,人类将收获更多外星土壤

“月球土壤成分研究可以为地球人类研究月球提供很多的信息,比如它的元素成分、结构构造、物理特性、同位素丰度、矿物特点和地质演化等。”刘玉柱介绍,目前科学家对月球土壤的研究方法主要有三种,分别是环绕综合性探测、着陆巡视探测和采样返回检测。其中,对于采集回来的样品常见的成分检测手段有光谱检测、化学分析、扫描电镜、电子探针、X射线等。

在刘玉柱看来,未来将有更多的方式分析月球土壤。“希望有朝一日,我们可以携带更多高尖端的设备前往月球,实地原位在线检测月壤、月岩等的组成成分,甚至可以在月球建立空间实验站,利用月球特殊的射线和地理环境进行月球土壤的分析。”

不过,对于重力不足维护大气层,地表缺乏碳氮等地球上生命必需元素的月球来说,这里并不适合人类长期生存。“在我看来,月球更像一个跳板,是人类前往星空大海的练习场。”陈正表示,对人类来说,月球只是探索宇宙的第一站。当越来越多的人造飞行器穿越于地球之外,人类将获得更多来自其他星球的土壤。

未来,火星土壤、木星土壤、土星土壤或许都会相继被“快递”到地球。越来越多外星土壤的介入,会不会“污染”到地球土壤呢?陈正说,目前已知的星球都是没有生命活动的,也并没有发现超出科学认知的新材料。所以科学界并没有太多地担心“外星污染”,更多是担心人类活动是否会“污染”其他星球,毕竟地球人的每一次“到访”,都会给外星球带来大量本土没有的“地球物质”。这些地球物质会如何影响外星环境,依然是个谜。

本报记者 叶 真

http://xh.xhby.net/pc/layout/202012/23/node_13.html#content_869080  新华日报2020年12月23日13版

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