撰文 / 郑永春(中国科学院国家天文台)
月球，作为地球的近邻，自古以来便是人们关注的焦点。从小就听过的嫦娥奔月、吴刚伐桂、玉兔捣药、蟾宫览胜等神话传说，更给月亮戴上了浪漫情怀的神秘面纱。
党的二十大报告中，提到不少创新领域取得了重大成果，探月就是其中一项。2020年，嫦娥五号在着陆月球后，它的一项重要任务，就是挖土。12月17日凌晨，带着月球“土特产”，嫦娥五号返回器着陆在预定区域。
2021年2月27日，由探月工程嫦娥五号任务采集的月壤样品在中国国家博物馆正式展出，想一睹芳容的公众便络绎不绝起来。那么，月壤与地球土壤究竟有何不同？在美国和前苏联都已经采集过月球样品之后，中国的月壤研究又会有哪些新的发现呢？
1克月壤，大有文章
20世纪六七十年代，美国通过阿波罗计划实施了6次载人登月活动，带回381.7千克月球样品。半个多世纪以来，中国科学家长期跟踪月球样品的研究进展。70年代初，中国科学家利用美国赠送给中国的1克月岩中的0.5克进行全面研究，形成对月球的初步认识和理解。嫦娥五号采集的月壤样品虽然是中国人第一次自主获得月球样品，但对月球的研究早已为其奠定了坚实的基础。中国科学家随后将对样品进行微区、微束、微量分析，分析成果既能与其他地区采集的月球样品和月球陨石进行对比，还能验证遥感探测的结果。
绕、落、回完美收官
探、登、驻静候佳音
2004年启动实施的探月工程经过17年的持续努力，圆满完成了绕、落、回三步走的任务。嫦娥一号、二号任务，完成了对全月球的遥感探测；嫦娥三号、四号任务，实现了对重点地区的着陆探测和月球车的巡视勘察，特别是嫦娥四号实现了人类历史上航天器首次登陆月球背面。嫦娥五号采回的月球样品，标志着探月工程圆满收官。同时，开启了探、登、驻第二阶段的任务——为建设月球科研站和为载人登月做准备。
相比地球土壤而言，月壤是月球表面的岩石、经过千万年到数亿年太空风化作用形成的。由于月球质量较小，无法把空气“抓住”，因此月球表面是超高真空环境。由于小天体和微陨石频繁撞击、剧烈的昼夜温差、太阳风和宇宙射线的长期轰击而造就的月壤，没有经历地球上常见的水的溶解作用、氧气的氧化作用，以及生物的作用，非常不同于地球土壤。月壤中没有粘土矿物、没有有机质、矿物和元素大多处于还原状态。因此，要发挥月球样品的科学价值，首先要避免月壤接触到含氧的空气、微生物和水蒸气。要在密闭环境中，用高纯氮气妥善保管月球样品，避免地球环境对它的污染。
1731克月壤够用吗？
大家可能会问，嫦娥五号带回的1731克月壤和岩石样品是不是少了一点？其实，对于月球样品来讲，多少不是问题，从月球上的不同地区采取多样化的土壤才是更重要的，因为不同地区的月壤含有不同的信息。
嫦娥五号任务采样点照片（图片来源/国家航天局）
美国阿波罗计划采集的月球样品，来自6个登月点，前苏联采集的月球样品来自3个登月点，但月球的表面积约3800平方千米，仅这几个地点的样品是无法代表月球全貌的。美国阿波罗计划登月点位于月球赤道两侧的中低纬度地区，被称为阿波罗带。前苏联的采样点在月球正面的东侧。
此次，嫦娥五号的采样点在月球正面的西北部。这里是月球上最大的月海——风暴洋，此前人类的探测器从未着陆过，距离阿波罗登月点和前苏联的采样点都非常远，地质背景明显不同。而且，遥感研究结果表明，嫦娥五号采样点的火山活动很晚才停止，有可能发现年轻的岩浆岩，有助于了解月球内部能量是何时衰竭的。
通过对月球样品的研究，可以认识月球目前的状态，了解月球演化历史，揭开月球的起源之谜。同时，也将修正我们对太阳系和地月系的相关知识。
1731克月壤不仅是科学研究的重要对象，还是进行公众科普和青少年科学教育的重要载体。作为世界上第三个采回月球样品的国家，嫦娥五号取回月壤这件事，本身就是一个国家综合能力的最好体现。希望广大公众特别是青少年学生通过接触月球样品，了解样品背后的地球与行星科学、天文天文学和航天技术的进步，进而关注科技，支持和参与国家科技创新事业。
延伸阅读
地球火山渣如何变身模拟月壤？
中国科学院的科学家通过调研中国各个地区的岩石、矿物和土壤，发现在吉林省长白山地区有种火山渣，成分和月球上阿波罗14号登月点采来的一种月壤成分相近。以这种火山渣为初始物质，经过加工和广泛的测试对比，科学家研制成了中国首个模拟月壤国家标准样品。研制出的模拟月壤粉尘非常细，同时棱角很尖锐。因为它没有经历像地球土壤的磨蚀过程，纯粹是小行星撞击砸出来的。如果模拟月壤进入月球车轮子内部或机械设备的连接处，或者覆盖到太阳能电池板上，就会干扰月球车和月球探测器的相关工作。如果其进入航天员的呼吸系统，就会对航天员的身体健康和心理感受造成损害。
本文来自《知识就是力量》杂志，原标题《来自月球的“快递”，请查收》，作者郑永春，有删改，原创作品转载请注明来源。
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