嫦娥五號(hào)是中國(guó)首個(gè)實(shí)施無(wú)人月面取樣返回的月球探測(cè)器，承擔(dān)此次中國(guó)探月工程的收官之戰(zhàn)。

2020年11月24日，嫦娥五號(hào)探測(cè)器順利升空并進(jìn)入預(yù)定軌道。12月2日晚，探測(cè)器在月球正面預(yù)選著陸區(qū)著陸，利用隨身攜帶的采樣裝置和封裝裝置等“神器”，開(kāi)啟了挖土模式。

經(jīng)過(guò)約19小時(shí)的月面工作，嫦娥五號(hào)探測(cè)器順利完成月球表面自動(dòng)采樣，將樣品封裝保存在上升器攜帶的貯存裝置中。至此，中國(guó)首次月面自動(dòng)采樣任務(wù)順利完成。

12月17日，嫦娥五號(hào)返回器成功地將1 731克月壤樣品帶回地球，由13個(gè)科研機(jī)構(gòu)共同研究。這是中國(guó)首次實(shí)現(xiàn)地外天體采樣返回，成為世界上第3個(gè)從月球帶回樣品的國(guó)家。

在隨后的月壤研究中，我國(guó)的科研工作者取得了優(yōu)異的成果。

核地研院的研究團(tuán)隊(duì)不但首次成功發(fā)現(xiàn)新礦物嫦娥石，還獲得了未來(lái)聚變能源資源——氦-3含量和提取參數(shù)，為我國(guó)后續(xù)月球氦-3資源的遙感預(yù)測(cè)和資源總量估算，以及未來(lái)開(kāi)發(fā)和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)。此外，他們還獲得了月壤顆粒的典型形貌特征，為研究月壤形成提供了科學(xué)依據(jù)。

獨(dú)特的月球水

中科院地球化學(xué)研究所科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號(hào)礦物表層中存在大量的太陽(yáng)風(fēng)成因水。太陽(yáng)風(fēng)是從太陽(yáng)上層大氣射出的超聲速等離子體帶電粒子流，它為月壤樣品貢獻(xiàn)的水含量至少為170 ppm（百萬(wàn)分比濃度），這相當(dāng)于每噸月壤中至少含有170克水。而2022年1月首次在月壤樣品中發(fā)現(xiàn)有水時(shí)，測(cè)算每噸月壤中約有120克水。由此判定，嫦娥五號(hào)的月壤水為高含量水。

長(zhǎng)期以來(lái)，月表水的成因和分布一直存在爭(zhēng)議。這次嫦娥五號(hào)探測(cè)器在月球風(fēng)暴洋東北部采集月壤樣品，這里的緯度高于以往美國(guó)阿波羅任務(wù)的采樣點(diǎn)。此外，同位素定年結(jié)果表明，嫦娥五號(hào)月壤樣品年齡約為20億年，是目前獲得的最年輕月壤樣品。相比于阿波羅月球樣品，嫦娥五號(hào)樣品采樣位置和形成年齡獨(dú)特，為探究月表水的含量和分布提供了全新窗口。

那么這些水又是從何而來(lái)的呢？研究顯示，月壤中的水絕大部分來(lái)自于太陽(yáng)風(fēng)的貢獻(xiàn)，巖石中的水則可能代表月球內(nèi)部的水。中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，嫦娥五號(hào)著陸區(qū)的月壤中明顯含有羥基形式的水，但平均含量較低。研究還表明，嫦娥五號(hào)月壤樣品中肯定存在來(lái)源于月球內(nèi)部的原生水。研究團(tuán)隊(duì)從中發(fā)現(xiàn)了至少一種含水礦物：羥基磷灰石，證明月壤樣品中存在來(lái)自巖漿結(jié)晶過(guò)程的水。這一發(fā)現(xiàn)說(shuō)明水在月球晚期巖漿活動(dòng)過(guò)程中不僅存在，而且可能起到了非常重要的作用。

月壤中的水和地球上的水有何不同？這些水能幫助我們把月球建設(shè)得生機(jī)勃勃嗎？

科學(xué)家指出，現(xiàn)在所發(fā)現(xiàn)的這些高質(zhì)量水主要存在于礦物的晶體結(jié)構(gòu)中，肉眼無(wú)法看到，必須要通過(guò)相關(guān)儀器檢測(cè)出來(lái)，更不能直接用來(lái)種菜或者支撐月球的生命存在。無(wú)論怎樣，這一發(fā)現(xiàn)有可能擴(kuò)展人類(lèi)的知識(shí)，進(jìn)一步增強(qiáng)我們獲取月球資源的能力，提高未來(lái)在月球上生存的可能性。

火山活動(dòng)研究獲進(jìn)展

中科院國(guó)家空間科學(xué)中心太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室攜手中科院上海天文臺(tái)、北京大學(xué)和山東大學(xué)（威海）研究人員，對(duì)嫦娥五號(hào)著陸點(diǎn)及周邊地區(qū)玄武巖單元的形成等情況進(jìn)行了研究。

研究結(jié)果表明，嫦娥五號(hào)著陸區(qū)至少經(jīng)歷了4次火山巖漿噴發(fā)，厚度中值分別為230米、70米、4米，以及36米。從玄武巖厚度的空間分布趨勢(shì)來(lái)看，隨著與Rima和Mairan兩條月溪的距離逐漸增加，玄武巖的厚度呈遞減狀態(tài)，這表明兩條月溪的火山口是這一區(qū)域玄武巖的噴發(fā)源頭。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步結(jié)合各玄武巖單元的面積與年齡估算結(jié)果，計(jì)算了嫦娥五號(hào)著陸區(qū)玄武巖的噴發(fā)速率，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)的巖漿噴發(fā)通量在月球火山活動(dòng)晚期（約20億年前）有顯著增強(qiáng)。該成果有助于進(jìn)一步增進(jìn)對(duì)月球火山活動(dòng)與內(nèi)部熱演化歷史的認(rèn)識(shí)。

研究結(jié)果還證實(shí)，嫦娥五號(hào)著陸區(qū)的玄武巖并非克里普玄武巖，該地區(qū)被認(rèn)為是月球表面最年輕的玄武巖單元之一。該研究提出一種可能性，即風(fēng)暴洋克里普地體中的生熱元素為月幔部分熔融區(qū)域提供了熱源，但是巖漿快速上升至月表，沒(méi)來(lái)得及與風(fēng)暴洋克里普地體中的克里普成分充分混合，導(dǎo)致樣品中并未測(cè)量到較多的克里普物質(zhì)。

月球晚期火山活動(dòng)的維持機(jī)制一直是月球科學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，而對(duì)于嫦娥五號(hào)玄武巖樣品的進(jìn)一步研究，有望為現(xiàn)有的月球熱化學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型提供新的支持，從而為解釋月球火山活動(dòng)的持續(xù)時(shí)間與噴發(fā)規(guī)模提供有力證據(jù)。