“嫦娥五號”帶回來的月球“土特產”是彩色的

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古時的中秋只能讓人“舉頭望明月”,如今的中秋卻能讓人真實地觸控到月壤。2020年12月,嫦娥五號返回器攜帶約1731克月球樣品安全返回地球。鑑於這些月球“土特產”實在珍貴,科研機構之間的“分土”工作開展得十分嚴謹。在2021年7月12日透過申請的科研機構中,有部分機構上週才領到以毫克為單位的月壤。而直到昨天(2021年9月15日),第二批月球科研樣品的申請才截止。從這些機構的初步分析中發現,看起來是灰黑色的月球,其土壤卻是彩色的,裡面甚至含有不少碎玻璃。

月壤——“剁手”也吃不起的土

作為月球上的土壤,月壤雖然在月球上唾手可得,但是對地球上的人類來說卻是無價之寶。

月壤是月球岩石在遭受隕石持續撞擊、太陽風轟擊和宇宙射線輻射等空間風化作用後,反覆碾磨破碎形成的顆粒極細的碎屑物質。其中含有大量的月球岩石碎塊、礦物及隕石等。因此,月壤中蘊含了豐富的月球物質的資訊,記錄了月球和地外物質粒子相互作用的歷史,是研究月球演化的關鍵資訊載體。科學家透過研究這些月壤物質,既可以瞭解月球的地質演化歷史,也可以為了解太陽活動等提供必要的資訊。

“嫦娥五號”帶回來的月球“土特產”是彩色的

1969年至1972年間,美國的阿波羅系列宇宙飛船載著美國宇航員到月球取樣6次,總共採集了381。7公斤月球樣本。1978年,美國將其中一克月壤作為珍貴的禮物贈送給了中國。一克月壤只有一顆黃豆那麼大,為了讓禮物看起來更美觀,盛放這一克月壤的透明小瓶加持了一個放大鏡的效果,使本來黃豆大小的月壤看起來足有一個大拇指那麼大。

中國當時還不具備去月球採集樣品的能力,這寶貴的一克月壤中的0。5克被小心地儲存起來,只捨得取出0。5克用於科學研究。雖然樣本只有半顆黃豆大小,但是中國科學家在仔細地研究了它的成分、結構之後,發表了足足14篇科學論文。

“嫦娥”帶回的月壤尤其珍貴

如今,“嫦娥五號”雖然一下子為中國帶回來了1731克月壤,不過這些月壤來自其他國家在月球上從未涉足過的位置,因此每一克依然珍貴無比。

月球面積廣大,足足有3800萬平方公里,共有11萬個大大小小的隕石坑,每個隕石坑至少代表一次天外來客的撞擊。撞擊產生的隕石坑裡會留下天外來客的痕跡,訴說一段獨一無二的宇宙往事。而中國“嫦娥五號”此次在月球的著陸點,位於月球最大的月海“風暴洋”。這個位置,人類探測器從未到達過,具有和美蘇月球取樣點不同的地質背景。取樣點附近的火山活動也比其他地區更加活躍,這為更好研究月球地質演化提供了有力的研究物件。

“嫦娥五號”帶回來的月球“土特產”是彩色的

雖然眾多科研機構都想得到這份特別的月壤,不過由於審批嚴格,第一批僅有來自13所科研機構的31份樣品借用申請獲得透過,對應21個樣品,共發放了17。4764克月壤。這13所科研機構分別涉及核工業、空間技術、地球化學、天文、地質與古生物等研究單位及大學科研團隊。

顯微鏡下月壤“五彩斑斕的黑”

目前,發放給這些科研機構的樣品形態分為三種。第一種是原始的,就是沒有經過任何處理的月球的粉末樣品;第二種是已經挑選了裡面的一些粗的顆粒,也是一些玄武岩的顆粒物質;第三種就是“光片”,即將月壤放在樹脂裡面固化,然後磨出來的一個平面。透過對不同樣品的初步研究,科學家發現,看起來是灰黑色的月球,其土壤卻是彩色的,裡面甚至含有玻璃。

月壤的化學成分主要由氧、矽、鋁、鐵、鎂、鈣、鈉、鉀、鈦等元素構成,不含任何有機養分,而且非常乾燥。不同於地球表面的土壤,月壤受到多種因素的影響,顆粒都相對較小,目前“嫦娥五號”採集到的月壤樣品,平均粒徑大概只有10微米,但卻像刀尖一般鋒利。裡面包括了火山岩石碎屑,還有大量玻璃渣等物質。直觀看上去月壤就是黑乎乎的土,但如果把它放到一個高倍顯微鏡下,就會看到一個五彩斑斕的世界。

“嫦娥五號”帶回來的月球“土特產”是彩色的

探月工程三期的科學家挑選了一些比較大的月球顆粒,其中一毫米以上的大顆粒被挑選出來的時候,表面仍然沾滿了細微的月塵。這些月塵用酒精清洗下來之後可沒扔,而是作為樣品被收集了起來。清洗後的一些月壤顆粒則在顯微鏡下放大了10倍以後,顯出彩色。

這些月壤顆粒主要分為三種顏色,分別是褐色、黃色、白色。這是因為不同的礦物會顯示出不同顏色,黃綠色的一般來講是橄欖石,白色的一般是矽酸鐵鎂礦物,琥珀色的很多是玻璃。目前月壤各種顆粒組分有玻璃、橄欖石、長石以及輝石等。其中,石粒碎屑是被火山噴發至月球表面形成的,而玻璃顆粒很有可能是行星撞擊地球后飄散到太空的聚集產物經高溫熔化而成的。如果是玄武岩,其岩漿噴出來的時候就變成了玻璃,叫火山玻璃。而後期再受到一些小天體的撞擊,撞擊過程中產生很高的溫度,使原來的石頭或者是撞擊體本身發生了熔融,再快速冷凝成的玻璃,叫撞擊玻璃。

因為這些玻璃的存在,再一次證明了月球大規模種菜有多困難。

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