挖掘月球的秘密

文｜馬 迪

為什么要去月球上挖土？

2020 年11 月24 日凌晨4 點(diǎn)30 分，長征五號用1000 多噸的推力將長達(dá)57 米、運(yùn)載“嫦娥五號”的火箭送入太空。23 天后，“嫦娥五號”乘著返回器以第二宇宙速度（11km/s）奔向地球，在進(jìn)入大氣層連打了幾個(gè)“水漂”之后，于12 月17日凌晨1 點(diǎn)59 分在內(nèi)蒙古四子王旗成功著陸。

風(fēng)光回歸的嫦五，完成了陸器落月、月表采樣、月球起飛、軌道對接、樣品轉(zhuǎn)移、返回器返回等11 個(gè)階段的歷史性任務(wù)。更關(guān)鍵的是，它可不是空著手回來的—2 千多克的月球土壤就是它帶回來的“土特產(chǎn)”，名副其實(shí)的“一克千金”。

相信有很多人都好奇，“嫦娥五號”為什么要去月球上挖土？挖土怎么選址？挖土回來有什么用？

1969 年7 月20 日，美國“阿波羅”11 號的登陸艙首次降落在月球。由于有宇航員親自動手，使用了多種工具，因此美國是第一個(gè)“滿載而歸”的國家—僅第一次月球任務(wù)就帶回來20 多公斤。到1972 年12 月，美國7 次載人登月，一共帶回了約381.7 千克的月壤和月巖，成了月壤“大戶”。

同樣在1970 年代，前蘇聯(lián)利用“月球”16 號、20 號、24號三個(gè)無人探測器，累計(jì)取得了330 克珍貴的月壤，也算是載譽(yù)而歸。

冷戰(zhàn)結(jié)束的40 多年來，人類再也沒有踏足過月球，更不用提帶回月壤了。直到“嫦娥五號”的出現(xiàn)。

“嫦娥五號”設(shè)計(jì)了鉆具鉆取和機(jī)械臂表取兩種“挖土”模式，此次帶回的，包括采集獲得的月表樣品（月壤）約1.5千克和鉆取獲得的深層樣品（月巖）約0.5 千克。

根據(jù)之前人類自月球帶回來的樣品測算，月壤的地質(zhì)年齡基本都在30 億年以上，高地中的標(biāo)本甚至達(dá)到46 億年。由此可見，月球是在太陽系早期形成的。那時(shí)的宇宙間到底經(jīng)歷過什么樣的“大動蕩”？這是行星科學(xué)家們一直想要解開的謎題。

那時(shí)，漫天飛行的小天體撞上有固態(tài)表面的更大的天體，會留下最常見的“證據(jù)”—撞擊坑。分析撞擊坑的數(shù)目和空間分布，是行星科學(xué)家們反推小天體運(yùn)行的特征和變化最常用的手段之一。但在地球這樣活躍的星球上，撞擊坑很容易被地震、火山、冰川、流水地質(zhì)活動所抹去。

這時(shí)人們發(fā)現(xiàn)，像月球這樣沒有什么地質(zhì)活動的星球，堪稱一座天然的“撞擊坑博物館”。而月壤，就是這些撞擊的忠實(shí)記錄者—它完全是由于外力撞擊形成的，大塊的基巖在小天體的撞擊下不斷打碎、混合、翻動，最終在月球表面形成了這層細(xì)膩的沙土層。表面越古老的區(qū)域，經(jīng)歷的撞擊就越多，月壤層也就越厚。

而此次“嫦娥五號”挖土選址在月球風(fēng)暴洋的東北角，那里有人類目前所知“最年輕”的月巖、月壤，可能在距今20 億年前甚至6 億年前形成。只有更多的樣本，才能幫助我們真正全面認(rèn)識月球，認(rèn)識地月系統(tǒng)，認(rèn)識整個(gè)太陽系的過去。

說完了月壤的科學(xué)價(jià)值，我們再來聊聊“嫦娥五號”—2000 多克的月壤，它將怎么分配使用呢？

因?yàn)橹挥? 克，更要珍重。我們的使用方式是平分：一半保存在北京天文館展示，另一半交給科學(xué)家做研究。中國科學(xué)家靠這0.5 克月壤，總共發(fā)表了40 篇論文，真好比“針尖上做學(xué)問”。如今有了2 千克月壤，對月球的研究肯定會比0.5 克更深入，不知未來能產(chǎn)出多少新的科學(xué)問題和論文。

雖然從理論上講，月壤很難用金錢衡量，但也有例外。1993 年，3 塊由前蘇聯(lián)“月球”16 號探測器帶回來的總質(zhì)量為0.2 克的月巖樣本，被拍賣了442500 美元。9 年后，美國一個(gè)存放月球標(biāo)本的保險(xiǎn)箱被盜，NASA 估計(jì)這些總質(zhì)量為285 克標(biāo)本，價(jià)值約為100 萬美元。所幸，最后這些被盜的月球標(biāo)本，全部都被找了回來。

“嫦娥五號”此次帶回的樣品，早已安排好了用途：一是進(jìn)行科學(xué)研究，包括在平等互利、合作共贏的基礎(chǔ)上，與各國科學(xué)家開展合作；二是有一部分將入藏國家博物館，進(jìn)行公眾科普教育；三是會按照國際慣例，作為國禮相送。

月球探測是人類進(jìn)行更遠(yuǎn)的深空探測的前哨和必經(jīng)之路，中國的探月之旅遠(yuǎn)未完成，未來人們還會見證嫦娥六號、七號、八號等任務(wù)，甚至可以期待月球科研站的建成。在月球上仰望星空，是多么令人神往的光景！