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今天 月球上的土壤到了！

你的月亮包到了！今天1点59分，“嫦娥五号”返航顺利回家。2公斤的月亮样品是它带回的最珍贵的礼物。

嫦娥五号返回舱在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆(由中国探月工程正式发布)

地球对月球隐藏着哪些秘密？与美国阿波罗计划带回的382公斤样本相比，人类经过40多年收集的新样本有什么特别之处？

我们第一时间询问了天文学和地球科学“科学探索奖”的获奖者。他们中的一些人期待着这些月球样本，并将很快投入工作；有些人认为我们对月球过去生活的理解有可能有“重大突破”.

“实锤”的珍贵

其实“月球上的土壤”只是一个形象的说法。嫦娥五号这次获得的月球样品学名为月壤，既包括机械臂表面的“浮土”，也包括用钻具钻进获得的“月壤柱”。

嫦娥五号探测器月面自动采样实拍图，图上的暗坑为采样队形(中国探月工程官方发布)

月球土壤样品为什么这么珍贵？2020年“科学探索奖”获奖人、中国科学院地球与行星物理重点实验室的主任魏勇已经深入参与嫦娥工程多年，他和他的同事林洪磊博士将是这些月球样品的主要研究人员之一。魏勇告诉我们，“月球土壤非常柔软，可以保存外来物质。由于月球缺乏磁场和大气，月球土壤暴露在太阳风、宇宙射线、微陨石等外来物质的高速轰击下已有数十亿年，造成了目前月球土壤和地球的成分、物理性质和化学性质的基本特征。表面材料明显不同。”

来自月球的陨石会“造访”地球。那为什么还要去月球采样呢？2019年“科学探索奖”获奖人，中国科学技术大学教授汪毓明告诉我们，陨石进入地球大气表面时，必须经历大气消融。记录空间风化的表层无法保存，风化层可以直接取样保存。“另一方面，直接采样可以获得样本的准确来源位置，从而可以了解采样点的区域地质演化。月球等天体的地质演化在不同地区是不同的。”

意料之外的“找水”

“眼见为实”的月壤可以让科学家“大费周章”。仅从美国阿波罗计划中取回0.5克月球样本，中国科学家就产生了40篇论文，而这一次，样本可能是2公斤。

人类以往月球表面采样点(制图：林博士)

简单来说，月球土壤的研究将分为三大方向：在物理方向,研究样品的颗粒形状，以及力、磁、电的特性；在化学方向,研究样品的矿物和元素组成；在成因和演化历史方向,利用同位素分析进行相关研究。

在所有的研究中，“寻水”是最出人意料的，但可能与月球起源的重大理论突破有关。

2020年“科学探索奖”获奖人、北京高压科学研究中心研究员胡清扬和他的同事林严昊博士说：“无论哪种理论，月球的起源都被描述为一个可怕的灾难场景。比如著名的分裂假说认为，月球是地球在熔融状态下高速旋转抛出的。在这些“灾难现场”，水、甲烷等较轻的元素和化合物，在月球形成的早期，会明显蒸发成气体，完全消失，这也是曾经科学界的共识。然而，近年来，这一理论有所松动，因为在阿波罗计划收集的月球岩石样本中发现了少量的水。通过测量这次“嫦娥”带回的样品中的挥发物，我们可以提炼、推翻或提出一个新的月球起源模型。"

来自月球的样本甚至有望回答与地球研究相关的问题。“样品回来后，我们会在实验室对样品进行光谱、化学、地质年代学、磁场强度等方面的分析。这些信息对于深入了解月球的形成和演化非常重要。在我的上一篇论文中，我还提出近月和远月土壤都应该包含来自地球大气层的物质。如果对这个月球样本的研究能够顺利实施，这些信息将进一步帮助我们了解地球的大气层。和磁场的演变。”魏勇说。

期待已久的“对答案”

每个人在学生时代都经历过一次“标准动作”。完成问题后，他们转向工作簿的末尾并回答问题。做对了就开心，发现错了就能找到原因。

嫦娥五号着陆器与升降舵的组合通过全景摄像环成像，五星红旗成功发射到月球表面。在图片上方可以看到完成采样的机械臂和采样器(由中国探月工程官方发布)

嫦娥五号带回的月壤也隐藏着这样一个“标准答案”。在天文学中，一种常用的观测方法被称为“陨石坑统计年代测定法”，大致意思是，根据这种方法，观测固体天体的某一区域被多少陨石撞击过，有越多撞击坑，证明这一区域“年龄”越老，撞击坑越少就越年轻。观测到嫦娥五号位于月球正面风暴洋西北部陨石坑附近的一个采样点，样本“年龄”应该在10亿到20亿年之间。

但是，“弹坑统计断代法”能更准确吗？这是科学家想从这个样本中寻找的“标准答案”。“通过精确测量月球样品的放射性同位素，我们可以得到它的实际‘年龄’，可以用来校准通过陨石坑定年法得到的年代数据，这样我们就可以更精确地得到月球每个地质单元的形成。句号。”胡庆阳解释道。“校准”之后的这把“尺子”，甚至还有助于判断其他天体的“年龄”.

月壤还在提供更多的“标准答案”。“嫦娥五号”这次采用了原位和实验室联合分析的方法，也就是说在采样前，利用矿物光谱分析仪在采样点进行光谱测量，从而分析着陆区的物质成分和月球土壤的风化程度，然后在月球样品返回后进行详细的分析验证。”通过这样的联合分析，我们对月球表面矿物成分、水和冰含量等重要信息的判断在未来会更加准确。”魏勇说。

年轻的“本钱”

“在地球上，很难找到古代样本。比如40亿年前的岩石就很罕见，但在月球上，要找到相对‘年轻’的样本并不容易。”在胡庆阳看来，“年轻”是嫦娥五号样本的重要“资本”。

之前阿波罗计划获得的月球样本都是在30亿年前形成的。根据以前的理论，月球上的火山活动在35亿年前达到顶峰，然后减弱并停止。不过这次嫦娥五号收集到的可能是不到20亿年前形成的“年轻”月球土壤。“这些非常年轻的火山岩，将告诉我们很多问题的答案.比如，晚月的内部活动是什么？月球上最年轻的火山活动的确切年龄是多少？喷发的玄武岩的性质是什么？有水等挥发物吗？月球磁场在月球后期活跃吗？”魏勇说。

“根据对现有阿波罗样本的研究，39亿至36亿年前的月球岩石样本主要是高钛玄武岩；低钛玄武岩主要形成于34至32亿年前。由此看来，和林都是充满期待的。”对年轻月球样本的研究无疑将为研究月球后期的演化历史提供第一手资料。"

嫦娥五号上升管月球起飞模拟图(中国探月工程正式发布)