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        挖掘月球的秘密

        2021-01-07 07:44:52文|馬
        今日中國·中文版 2021年1期
        關(guān)鍵詞:挖土月壤天體

        文|馬 迪

        為什么要去月球上挖土?

        2020 年11 月24 日凌晨4 點30 分,長征五號用1000 多噸的推力將長達(dá)57 米、運載“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“水漂”之后,于12 月17日凌晨1 點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“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號三個無人探測器,累計取得了330 克珍貴的月壤,也算是載譽而歸。

        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)計了鉆具鉆取和機械臂表取兩種“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,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)識整個太陽系的過去。

        說完了月壤的科學(xué)價值,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?

        因為只有1 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,美國一個存放月球標(biāo)本的保險箱被盜,NASA 估計這些總質(zhì)量為285 克標(biāo)本,價值約為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!

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