鄭永春，博士，中國科學院國家天文臺研究員，中國科普作家協(xié)會副理事長，青年科學家社會責任聯(lián)盟理事長，“科普中國”形象大使。

中國探月工程“繞、落、回”三步走已經圓滿收官， “探、登、駐”三大階段已在路上。探月階段完成之后，必然要進行登月和月面駐留的工作，對月壤的研究就是為了將來更好地開發(fā)月球。

研究月壤為何重要？

我們看月球的土壤結構：表面有1層1-2厘米厚的月塵，然后是3-10米厚的月壤;月壤有的地方厚一點，有的地方薄一點，月壤里面其實還含有或埋有一些石塊，這些石塊有些大，有些小;月壤層之下才是真正的基巖，這就是整個月壤的結構，跟地球上的土壤結構非常相似。

月壤和月塵的研究為什么重要？我們知道，太陽會“刮”出太陽風，在太空里穿行，因為月球沒有磁場，所以太陽風直接注入了月球的土壤和塵埃里。每一顆月壤顆粒、塵埃顆粒，都長時間飽受太陽風的侵襲。太陽耀斑產生的各種各樣的高能粒子，也會注入月塵和月壤的顆粒里面。還有來自遙遠的銀河宇宙線，是非常高能的一些粒子，能夠注入更深的深度，在月壤顆粒里留下深深的痕跡。

此外，月球還要遭受各種各樣的隕石、微隕石的撞擊，撞擊過程會產生高溫、高壓和熔融，一部分物質會氣化，逃離月球。

所以每一顆月壤顆粒都是月球遭受各種境遇的記錄，它受撞擊的歷史，被熔融的歷史，遭受太陽風注入的歷史，遭受銀河宇宙線作用的歷史，這些歷史都會被記錄在月壤顆粒里面，研究它當然會獲得很多寶貴的信息。

月塵的影響和威脅

最初，人類并不知道月球上有月塵，美國宇航員最早在月球上空飛過的時候，在地平線上看到了一團亮光，他們推測，那個地方可能有一些塵埃在散射太陽光，就跟我們在地平線上看到的一團亮光，實際上是地表的塵埃在散射太陽光，這就是月塵。宇航員手繪了他們看到的樣子，把這種現(xiàn)象稱為“噴泉”，就像噴泉的樣子。

有了月球樣品之后，在顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，月塵非常細，粒度只有20微米以下，甚至還要小得多，對在月球表面工作的宇航員有很大的威脅。阿波羅登月的時候就碰到一些問題，比如，拍到的照片非常模糊，宇航員不得不用手擦鏡頭，把灰塵擦掉。

宇航員登陸月球后，回到登月艙的時候，宇航服上、靴子上都會沾染上月塵，月塵帶有靜電、具有黏附性，沾在身上很難掉下來。有些月塵會進入呼吸道，就跟我們吸入PM 2.5-樣。我們說的PM 2.5，其實是2.5微米的顆粒直徑，月塵的顆粒里有很多PM 2.5，但它跟地球上的PM 2.5不一樣，因為它有毒性，能侵入人體，進入呼吸道，在肺部會沉積，嚴重威脅人體健康，所以必須認真對待。就像阿波羅17的宇航員說的那樣， （他們）能夠克服月球上的所有問題，除了月塵。

我曾經與醫(yī)學專家合作，用小鼠做實驗，把模擬月塵注入到小鼠的肺內之后發(fā)現(xiàn)，小鼠的呼吸系統(tǒng)出現(xiàn)問題。所以，月塵對人的生理和心理都會產生危害。

月塵顆粒雖然非常細，但是它非常尖銳，就像極細的玻璃渣。月塵顆粒進入宇航服的關節(jié)部位，會導致面料磨損，宇航服漏氣。一旦漏氣就會縮短宇航員的月面停留時間，威脅他們的生存。

月塵也會積累在科學儀器的表面，因為月塵能吸收熱量，這跟儀器吸收熱量的能力不同，所以會對航天器的散熱過程、熱量管理、溫度控制產生重要的影響。月塵還會覆蓋在儀器儀表上面，使讀數(shù)困難。月塵甚至會影響宇航員在月面的安全行走。曾經有一條電纜被月塵覆蓋后難以看到，宇航員行走時沒有注意，被絆倒了。要知道宇航員穿著上百斤重的宇航服，一旦摔跤是非常危險的，所以必須慎重對待月塵。

研究模擬月壤為了更好地開發(fā)月球

阿波羅計劃的教訓是，人類對月壤的特性、月塵的影響缺少了解，航天器發(fā)射之前在地面缺少分析測試和深入研究，使真正執(zhí)行登月任務時面臨意外情況。如何避免意外的發(fā)生，就需要研制模擬月壤和模擬月塵，加深對月面環(huán)境的理解。

在經過大量前期調研之后，我們發(fā)現(xiàn)月球土壤是可以模擬的。研制模擬月壤，需要在地球上尋找跟月壤和月塵成分相近的物質，這些物質是地球上的天然巖石和礦物。我們通過調研中國東、南、西、北、中，各個地區(qū)的巖石、礦物和土壤，發(fā)現(xiàn)在吉林省長白山地區(qū)有一種火山渣，成分跟月球上“阿波羅14號”登月點采來的一種月壤成分相近。以這種火山渣作為初始物質，經過加工，然后經過廣泛測試對比，我們研制成了中國首個模擬月壤國家標準樣品。

模擬月壤不是只要看起來像就可以了，而是要真的跟月壤顆粒的形狀、大小、成分等相似。當然，這種模擬仍然是有限的，因為它畢竟是在地球上形成的。

真實月壤是無價之寶，可能只有極少部分的月壤才會被拿來進行科學研究。在用真實月壤進行分析之前，我們可以用模擬月壤先進行一些測試，如果模擬月壤測試成功了，我們才能用真正的月壤。

比方說，月球車在模擬實驗場進行測試的時候，就要用模擬月壤鋪設一個實驗場;著陸器登陸月球的實驗，就要用模擬月壤進行;利用月壤生產氧氣的實驗，是要消耗月壤的，但是真正的月壤非常珍貴，不可能用來實驗，就需要用模擬月壤代替。模擬月壤的目的，是通過實驗了解月球探測面臨的問題，以及未來在月球上生存需要解決的資源利用問題。

月壤最重要的功能是激勵青少年

“嫦娥五號”帶回了月壤，除了科學界翹首以盼之外，公眾特別是青少年學生對月壤也充滿了興趣，他們提出了諸如“月壤能不能種菜？能不能種水稻？能不能種土豆？”等問題，我被問到的最有趣的問題是： “月壤聞起來是什么味道的？”

其實，我也不知道是什么味道，而且即便是真正登陸月球的航天員也不一定知道。因為月球上是真空，所以是不可能打開頭盔聞的，一旦航天服漏氣，性命都沒法幸存。帶回地球的月壤因為要完全隔絕地球的大氣環(huán)境，一旦打開暴露在空氣中，它就不是月壤了。

但是我猜測，真正吸入月壤時，應該是一種比較刺激的感覺。因為月壤中有單質的金屬鐵等還原性物質，在月球上的真空環(huán)境下，金屬鐵可以穩(wěn)定存在，一旦接觸呼吸道中的氧氣，它馬上就會被氧化，可能會給我們一個辣辣的，類似吸入胡椒粉的感覺。

我一直認為，月壤不僅有重要的研究價值，還有重要的科普價值和教育意義，它最重要的功能應該是激勵青少年從小學科學、愛科學、用科學，吸引最優(yōu)秀的學生選擇科技作為職業(yè)，成為未來一代的科學家和工程師。為此，還要圍繞月壤開發(fā)課程，提升教育功能。

月球將成為一個用不墜落的天然空間站

中國探月工程已經圓滿收官，下一步努力的目標就是登月和月球駐留。再接下來，還會在月球上建立無人科考站，開始載人登月，然后是建立有人值守的月球基地，再從月球出發(fā)，去往更遙遠的火星。只有當人類在地球和月球之間能夠來去自如的時候，從地球出發(fā)移民火星的時間也就不遠了。

月球是離地球最近的自然天體，也是地球唯一的天然衛(wèi)星，中國人對月亮充滿了感情，在中國人的敘事中，月亮是一個溫暖的故鄉(xiāng)，我們有很多關于月亮的神話故事、詩詞歌賦，比如嫦娥奔月、吳剛伐桂、玉兔搗藥、蟾宮覽勝……未來二三十年內，中國人將從地球出發(fā)，在月球上建立永久基地，這個基地可能是小規(guī)模的。然后，月球基地會作為人類走向深空的中轉站或跳板，月球將會成為一個永不墜落的天然空間站。

從月球上可以觀測星空，成為天文研究基地;可以從月球上監(jiān)測地球，成為對地監(jiān)測站;還可以了解月球跟地球之間的差異，以更好地理解我們的家園——地球。