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30 分，長征五號用1000 多噸的推力將長達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 分在內蒙古四子王旗成功著陸。

風光回歸的嫦五，完成了陸器落月、月表采樣、月球起飛、軌道對接、樣品轉移、返回器返回等11 個階段的歷史性任務。更關鍵的是，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”，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。

冷戰結束的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。

“嫦娥五號”設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。

根據之前人類自月球帶回來的樣品測算，月壤的地質年齡基本都在30 億年以上，高地中的標本甚至達到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歷過什么樣的“大動蕩”？這是行星科學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表面的更大的天體，會留下最常見的“證據”—撞擊坑。分析撞擊坑的數目和空間分布，是行星科學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、流水地質活動所抹去。

這時人們發現，像月球這樣沒有什么地質活動的星球，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膩的沙土層。表面越古老的區域，經歷的撞擊就越多，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識月球，認識地月系統，認識整個太陽系的過去。

說完了月壤的科學價值，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，另一半交給科學家做研究。中國科學家靠這0.5 克月壤，總共發表了40 篇論文，真好比“針尖上做學問”。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，不知未來能產出多少新的科學問題和論文。

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“月球”16 號探測器帶回來的總質量為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本的保險箱被盜，NASA 估計這些總質量為285 克標本，價值約為100 萬美元。所幸，最后這些被盜的月球標本，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：一是進行科學研究，包括在平等互利、合作共贏的基礎上，與各國科學家開展合作；二是有一部分將入藏國家博物館，進行公眾科普教育；三是會按照國際慣例，作為國禮相送。

月球探測是人類進行更遠的深空探測的前哨和必經之路，中國的探月之旅遠未完成，未來人們還會見證嫦娥六號、七號、八號等任務，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！