嫦娥五號(hào)發(fā)射圖 圖/國(guó)家航天局
不過(guò)，正如前段時(shí)間中國(guó)萬(wàn)米深潛器成功坐底馬里亞納海溝一樣，很多人看到的只是那個(gè)深度世界第一，深潛時(shí)長(zhǎng)世界第一等榮譽(yù)，但是卻不知道它背后的科學(xué)意義一樣，這一次的嫦娥五號(hào)也有類(lèi)似的問(wèn)題。很多人都為我國(guó)的月球探測(cè)器能夠采樣返回而興奮，但是卻不知道采回來(lái)的月球樣本所代表的真正意義。
一、研究月球演化
月球是怎么形成的?這個(gè)問(wèn)題困擾了我們很久，不少科學(xué)家提出諸如地球俘獲說(shuō)(地球引力俘獲路過(guò)的小行星)、地球分裂說(shuō)(地球自轉(zhuǎn)過(guò)程中甩出一部分成為月球)等等多種說(shuō)法。但是一直到阿波羅登月后，人們?nèi)〉昧舜罅吭虑驇r石與土壤的樣本，通過(guò)對(duì)這些樣本的分析，才最終提出一個(gè)目前被主流所接受的說(shuō)法：小行星碰撞說(shuō)。
地球與“忒伊亞”碰撞想象圖 圖/Wikipedia
這個(gè)理論認(rèn)為，在地球形成后不久，地球被一顆大小與火星相似的小行星“忒伊亞”撞擊，在這次撞擊中，“忒伊亞”整體被撞碎，地球的一部分地幔物質(zhì)也被撞飛，同時(shí)“忒伊亞”的金屬核心融入地核中，這些被撞飛的地幔物質(zhì)和“忒伊亞”的地幔物質(zhì)則在宇宙中圍繞地球運(yùn)動(dòng)，并最終碰撞融合到一起，于是就形成了月球。
月球形成 圖/BBC視頻
這個(gè)理論的提出，就得益于來(lái)自月球巖石樣本的數(shù)據(jù)?？茖W(xué)家們?cè)诜治隽嗽虑驑颖竞?，發(fā)現(xiàn)地球和月球具有完全一致的氧同位素組成，這在地球與其他類(lèi)地行星上并未出現(xiàn)過(guò)，說(shuō)明地球與月球的物質(zhì)曾經(jīng)發(fā)生過(guò)充分的混合;此外，還通過(guò)地月巖石樣本的對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，地球的化學(xué)元素中，硅元素出現(xiàn)了不正常的虧損狀態(tài)，而月球的化學(xué)元素中則缺少鑭系元素Eu，硅是一種造巖元素，很容易富集于地表巖石中，撞擊導(dǎo)致的地表巖石破裂和飛出才能導(dǎo)致硅元素的消失，而只有當(dāng)月球主要成分源于其他行星的時(shí)候，Eu才會(huì)出現(xiàn)缺失的現(xiàn)象。
來(lái)自月球的巖石樣本 圖/Wikipedia
這種月球起源理論的提出，主要原因就是因?yàn)槊捞K冷戰(zhàn)期間美蘇兩國(guó)都曾經(jīng)多次取回月球樣本，因此讓美國(guó)及其歐洲盟友在這些科學(xué)領(lǐng)域上領(lǐng)先于世界。
但是月球的起源還有許多未曾解決的問(wèn)題，同時(shí)月球在形成后的數(shù)十億年間又經(jīng)歷了長(zhǎng)期的小行星撞擊與多期次的巖漿活動(dòng)。不過(guò)由于人類(lèi)在月球的探索依然有限，所以我們對(duì)月球本身的演化歷程依然還不甚了解，尤其是對(duì)于月球從30億年以來(lái)的演化情況不甚清楚。長(zhǎng)久以來(lái)，我們中國(guó)人研究月球的地質(zhì)演化基本上只能通過(guò)撞擊坑的疊置關(guān)系以及國(guó)外的月球數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行，但是從中國(guó)的登月計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施以來(lái)，我們逐漸有了豐富的月表探測(cè)數(shù)據(jù)，在這次嫦娥五號(hào)所要登陸的風(fēng)暴洋呂姆克山，我們也可能采回月球在大約11億年前的巖漿活動(dòng)中所形成的巖石，這些對(duì)于我們研究月球的演化歷史無(wú)疑具有很重要的作用——往淺處說(shuō)，能夠讓我們?cè)谠虑蜓莼I(lǐng)域領(lǐng)先于西方，往深處說(shuō)研究月球演化是揭示類(lèi)地行星起源和演化的關(guān)鍵，也是我們開(kāi)拓星辰大海的出發(fā)點(diǎn)。
從阿波羅號(hào)看呂姆克山 圖/Wikipedia
二、月球開(kāi)發(fā)
月壤位于月球的最表層，是本次采樣的重點(diǎn)。月壤與地球的土壤截然不同，地表的土壤是地表巖石受到風(fēng)霜雨雪等的風(fēng)化作用后破碎成為沙粒，這些沙粒與死亡生物的有機(jī)質(zhì)混合所形成的物質(zhì)。但是月壤則主要是由小行星撞擊月面以及在真空中由溫差等因素風(fēng)化所致。
研究這些月壤，一方面能夠揭示出在月球上發(fā)生過(guò)的隕石撞擊事件的細(xì)節(jié)，另一方面則能夠?yàn)槲覀兘沂驹诳臻g中的物質(zhì)經(jīng)歷空間風(fēng)化(溫度、太陽(yáng)風(fēng)、宇宙射線等等的破壞作用)的過(guò)程，為將來(lái)的星際建筑和設(shè)備抵御空間風(fēng)化做準(zhǔn)備;另外，更為細(xì)小的月塵則容易漂浮，在月球條件下，月塵的漂浮會(huì)導(dǎo)致宇航員視覺(jué)模糊、探測(cè)器光學(xué)元件污染、能源與熱控系統(tǒng)衰退、機(jī)械磨損和故障等，研究這些物質(zhì)也能夠?yàn)閷?lái)的月球探測(cè)工作和月球基地建設(shè)工作提供防塵的方案。
此外，在阿波羅計(jì)劃以及蘇聯(lián)的Luna計(jì)劃中都對(duì)月表礦物進(jìn)行了研究，目前在月表不同區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了不少水冰、氦-3、鈦鐵礦、克里普巖(能夠提煉出稀有元素)以及其他大量金屬與非金屬資源。這些資源，尤其是氦-3資源一度引起人們的關(guān)注，因?yàn)檫@是一種極為重要的核聚變?cè)稀ＴS多人就曾經(jīng)暢想，有了月球的氦-3，地球幾百年上千年內(nèi)的能源問(wèn)題都要解決，不過(guò)我要潑冷水了，醒醒吧，地球上商業(yè)核聚變都還差著五十年呢!現(xiàn)在要這些氦-3有何用?
對(duì)于月球資源利用的第一步可能并不在于對(duì)于月表礦物諸如氦-3的提煉之類(lèi)，而很可能在于對(duì)月表環(huán)境資源的利用(月球環(huán)境的優(yōu)勢(shì)在于長(zhǎng)晝夜、溫差大、長(zhǎng)光照、高真空、強(qiáng)輻射等)、對(duì)于水冰區(qū)域的開(kāi)發(fā)以及對(duì)于月壤月塵的使用。
月壤和月塵可能是一種非常好的粉塵物質(zhì)，能夠用于3D打印或者是直接作為建筑材料，如果能夠?qū)λ鼈冞M(jìn)行深入研究，可能能夠設(shè)計(jì)出相應(yīng)的工藝來(lái)加快建設(shè)月球基地。
可能要等待月球基地的建立之后，我們才會(huì)提出月球采礦的需求來(lái)，而在這之前，對(duì)于月壤的研究無(wú)疑能夠有助于基地的前期建設(shè)工作。
三、追趕
現(xiàn)代科學(xué)都起源于西方，這些現(xiàn)代科學(xué)在西方的應(yīng)用甚至一度給中國(guó)帶來(lái)屈辱和災(zāi)難。
自從新中國(guó)建立起來(lái)之后就一直在追趕西方人的腳步，就從探月這件事情來(lái)說(shuō)，中國(guó)人研究地外天體的起點(diǎn)其實(shí)起源于隕石，通過(guò)這些隕石的研究初步培養(yǎng)出了一些專(zhuān)業(yè)的人才，而在這時(shí)候美國(guó)和蘇聯(lián)已經(jīng)登月了。
1976年吉林隕石雨事件中搜集到的隕石總重約2噸，搜尋隕石，研究隕石，是我們國(guó)家地外研究的起點(diǎn)，圖中隕石展出于吉林市博物館 圖/科普中國(guó) 1976年吉林隕石雨事件中搜集到的隕石總重約2噸，搜尋隕石，研究隕石，是我們國(guó)家地外研究的起點(diǎn)，圖中隕石展出于吉林市博物館 圖/科普中國(guó)
到了上個(gè)世紀(jì)70年代末期，中國(guó)人才開(kāi)始通過(guò)跟蹤國(guó)外登月成果，翻譯、總結(jié)這些資料后出版了中國(guó)自己的相關(guān)教材;70年代末期，美國(guó)總統(tǒng)卡特給中國(guó)送了1g月樣，其中0.5g放進(jìn)了博物館，另外0.5g才能夠進(jìn)行研究使用，在當(dāng)時(shí)，中科院地球化學(xué)研究所、中科院原子能研究所、中科院原子核研究所、中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、中科院高能物理研究所、冶金工業(yè)部昆明冶金研究所、石油工業(yè)部上海石油化工廠等多個(gè)部門(mén)就硬生生利用這0.5g月樣進(jìn)行了10余項(xiàng)項(xiàng)目的研究，并發(fā)表了數(shù)十篇論文。
在幾十年間，我們都在默默進(jìn)行月球探測(cè)的的科學(xué)準(zhǔn)備，盡管那時(shí)候看上去西方人的一騎絕塵，仿佛永遠(yuǎn)無(wú)法超越。一直到2004年，國(guó)家才批準(zhǔn)立項(xiàng)進(jìn)行月球探測(cè)，此后從嫦娥一號(hào)到現(xiàn)在的嫦娥五號(hào)，我們的腳步緩慢而堅(jiān)定，一直到現(xiàn)在嫦娥五號(hào)即將登陸月球的時(shí)候，我們回過(guò)頭來(lái)才發(fā)現(xiàn)，哦，我們已經(jīng)差不多跟西方處于同一水平線了!
