2024年6月2日，嫦娥六號(hào)在月球背面南極-艾特肯盆地中的預(yù)選著陸點(diǎn)著陸，順利完成月壤采樣任務(wù)，于2024年6月25日順利返回地球，還將帶回大約2kg的月背樣本，實(shí)現(xiàn)世界首次月背采樣返回。
嫦娥六號(hào)成功返回 圖片來(lái)源：央視新聞?lì)l道
那么問(wèn)題來(lái)了，嫦娥五號(hào)不是已經(jīng)登月挖過(guò)一輪月壤了嗎？經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)這月壤還沒(méi)法種菜……那么干嘛又要再讓嫦娥六號(hào)跑一趟呢？其實(shí)，這絕不是多此一舉。
圖片截自央視新聞?lì)l道
對(duì)嫦娥五號(hào)的報(bào)道接下來(lái)，咱們就簡(jiǎn)單聊聊月壤與地球土壤的區(qū)別和研究意義（不只是種菜），以及兩次嫦娥取樣任務(wù)得到的月壤會(huì)有哪些差異。
月壤和地球土壤的區(qū)別
雖然帶個(gè)“壤”字，但若要把“月壤”展開(kāi)成“月球土壤”來(lái)理解的話，就總覺(jué)得怪怪的，有點(diǎn)“德不配位”。抓一把地球上的泥土，軟軟的，黏黏的，湊近聞一下，有一股“泥土的清香”。而（如果能）抓一把月壤呢，硌硌的，刺刺的，湊近聞一下，恐怕會(huì)當(dāng)場(chǎng)咳得涕泗橫流。為什么會(huì)這樣呢？因?yàn)樵氯篮偷厍蛲寥赖纳a(chǎn)過(guò)程大相徑庭。
地球上的巖石在成土的過(guò)程中，首先要經(jīng)歷風(fēng)化作用的洗禮。雖然“風(fēng)化”只提到了風(fēng)，但風(fēng)化可不只是風(fēng)的刻蝕，還有雨水沖刷、冰川切削、搬運(yùn)轉(zhuǎn)移、巖縫積水結(jié)冰膨脹造成的崩裂以及化學(xué)溶解等。
風(fēng)化過(guò)程中，巖石逐漸被分割打磨成細(xì)碎潤(rùn)澤的顆粒、粉屑，形成黏土礦物，利于水的儲(chǔ)留。雨水在參與風(fēng)化作用的同時(shí)，也把可溶的礦物養(yǎng)分漸漸帶到地下，形成各個(gè)深度分層。
而生物既因地球土壤受益，也為土壤作出了貢獻(xiàn)，它們被大地滋養(yǎng)，死后也歸于大地。所以，地球土壤既包含各種礦物質(zhì)、有機(jī)物甚至微小生物等等，是一種復(fù)雜的混合體。
但是月球既沒(méi)有大氣也沒(méi)有水（月球上有水，只是在極地的永久陰影區(qū)里面，可能是彗星撞擊帶來(lái)的。），生物更是無(wú)從談起，所以地球上的這些豐富多變的成土手段，月球統(tǒng)統(tǒng)用不上。
月球上的巖石只能在（微）隕石撞擊和晝夜溫差下逐漸破碎，或者被來(lái)自太陽(yáng)的太陽(yáng)風(fēng)、紫外線和X射線超精細(xì)加工。微隕石撞擊的力度能使巖屑破碎，而撞擊帶來(lái)的高溫又能反過(guò)來(lái)使碎屑重新燒結(jié)，終形成的月壤更像是粗糲不堪、有棱有角的礦渣。
你想一想，如果把玻璃砸成渣，不管你怎么砸，其中的顆粒都是非常尖銳的?？茖W(xué)家把這個(gè)過(guò)程叫做太空風(fēng)化。由于大氣和磁場(chǎng)的嚴(yán)密保護(hù)，只有較大的流星體和一小部分紫外線才能抵達(dá)地球表面，所以月球上發(fā)生的這些，地球上也很難體會(huì)到。
總而言之，地球和月球上的成土過(guò)程基本上是互補(bǔ)的，即使只看無(wú)機(jī)質(zhì)部分，也有明顯的差異：在月壤里還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)黏土、云母、角閃石這些通過(guò)水合作用形成的礦物，但是卻有純純的金屬鐵，而在地球的土壤中，也找不到未被氧化的鈦鐵顆粒。
說(shuō)了這么多，弄清楚這些又有什么用呢？通過(guò)月壤的研究，我們一方面可以獲得月球演化過(guò)程中留下的種種痕跡，更確切地了解月球是怎么變成今天這個(gè)樣子的。此外，有了月壤樣本，我們就能更好地了解月球上有哪些資源，同時(shí)也能為人類建立月球基地提供重要資料。
那么問(wèn)題來(lái)了，嫦娥五號(hào)這不都取過(guò)一次月壤了嗎？為什么還要來(lái)一次呢？
兩次采月壤可能有哪些不一樣？
2020年底，嫦娥五號(hào)已經(jīng)從月球取得1731克月壤樣本，那么這次的嫦娥六號(hào)再次取樣，又會(huì)刷新哪些認(rèn)知呢？這里的主要看點(diǎn)有兩個(gè)：一個(gè)是著陸點(diǎn)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，一個(gè)是月球正面和背面的空間環(huán)境不同。
從地質(zhì)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，嫦娥五號(hào)在呂姆克山附近著陸，呂姆克山是月球正面西北部的一座火山結(jié)構(gòu)，著陸位置是火山活動(dòng)形成的一片玄武巖漫溢區(qū)，地質(zhì)年代非常年輕（雖然說(shuō)還年輕，但也已經(jīng)20億歲了。只是相對(duì)月球上亙古來(lái)的巖石而言是很年輕。）
這是嫦娥五號(hào)著陸位置及月球不同時(shí)期巖漿及熱演化示意圖（2022年10月20日繪制）。圖片來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
而嫦娥六號(hào)的著陸地點(diǎn)是南極-艾特肯盆地，這可是整個(gè)太陽(yáng)系中大、深、古老的撞擊盆地，撞擊力度可能穿透月殼直抵月幔。
所以，這兩處取樣地點(diǎn)，一新一老，一是火山熔巖，一是天體撞擊，一個(gè)代表內(nèi)部活動(dòng)，一個(gè)代表外部力量，我們就可以期待嫦娥六號(hào)返回與五號(hào)迥然不同的結(jié)果。
比如說(shuō)，從嫦娥五號(hào)取得的月壤樣本中，通過(guò)鈾-鉛同位素測(cè)年法，中國(guó)科學(xué)家確實(shí)發(fā)現(xiàn)了20.3億年前才從熔巖中結(jié)晶而成的礦物晶體，一下子將月球冷卻，巖漿活動(dòng)停止時(shí)間延后了8億年左右。
而從嫦娥六號(hào)這里，我們卻會(huì)努力尋找形成于大約42億-43億年前的古老巖石，盡可能地了解月球形成早期的歷史，特別是地球的這段歷史，在地球上已經(jīng)完全找不到了。在撞擊盆地的月球表面也可能有從月幔翻出來(lái)的深處物質(zhì)，如果嫦娥六號(hào)能夠幸運(yùn)采集到的話，也會(huì)大大推進(jìn)人們對(duì)月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解。
從空間環(huán)境來(lái)說(shuō)，月球的正面和背面也有點(diǎn)不一樣。雖然從地球上只能看到月球的正面，看不到背面，月球始終以同一面朝著地球。滿月前后，也就是月球正面正對(duì)太陽(yáng)的這段時(shí)間，月球會(huì)被地球磁層的長(zhǎng)尾罩住。
這段時(shí)間，月球感受到的太陽(yáng)風(fēng)“風(fēng)力”會(huì)銳減，而從地球大氣逃逸的粒子卻有機(jī)會(huì)到達(dá)月球（所謂“地球風(fēng)”）。而在初一前后，月球走到太陽(yáng)和地球之間，背面正對(duì)太陽(yáng)，此時(shí)的月球則是毫無(wú)遮擋地遭受太陽(yáng)風(fēng)的轟擊，也不再有地球風(fēng)的吹拂。
因此，和正面相比，月球背面是個(gè)被地球關(guān)懷更少、受太陽(yáng)折磨更狠的地方。在月背的月壤中應(yīng)該更難找到水或含水礦物，而氦-3（一種清潔核聚變能源）的儲(chǔ)量則應(yīng)比正面更豐富。
月球背面具有獨(dú)特的環(huán)境，它幾乎沒(méi)有受到地球的影響，是天文學(xué)家用來(lái)觀測(cè)宇宙更有利的地方。假如未來(lái)在月球建立科考基地的話，能源、水和氧氣這些資源信息都是我們要摸清的，所以通過(guò)月壤來(lái)了解正面和背面的差異，不光是具有學(xué)術(shù)上的意義，更具有實(shí)際意義。
策劃制作
審核丨鄭永春 中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間科學(xué)傳播專家工作室副主任 《火星叔叔太空課堂》作者
策劃丨丁崝
責(zé)編丨丁崝
審校丨徐來(lái) 林林
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