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  对话行星地质学家:“月球采样”那些事

  上图:在北京航天飞行控制中心拍摄的落月后的嫦娥五号探测器。

  ■本报记者 郑蔚

  嫦娥五号是我国探月工程最复杂、难度最大的任务之一。12月2日4时53分,探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球钻取采样及封装。截至发稿时,正按打算进行表取采样。人类已经有四十多年没有从月面采集月壤和月岩了,“月球采样”究竟有何意义?记者近日采访了中国地质大学(武汉)行星地质学传授肖龙。

  “无人采样”打算在月球采样2000克

  文汇报:在社会高度存眷“嫦五”的同时,很多读者第一次听到“行星地质学”这个词,请先推荐一下,“行星地质学”研究的是什么?

  肖龙:行星地质学是行星科学的一部分。1969年7月“阿波罗”月球采样返回之后,提供了研究月球的实际材料,再结合大量遥感探测数据的研究,开启了行星地质学学科。

  现今,行星地质学的研究对象包括了所有有岩石表面的天体,包括行星和卫星、小行星等。行星地质学研究月球、火星等类地天体的地形地貌物质组成、构造变形,以及形成和演化历史。通俗地说,行星地质学就是研究月球、火星等星球它们长什么样子,是什么物质组成的,又是怎么形成的等等。

  文汇报:取回这2000克月壤月岩,有哪些重要意义?

  肖龙:月壤是月球岩石经过数十亿年的空间风化后形成的,包含不同粒度的岩石碎屑、撞击熔体碎屑、火山玻璃和各种角砾岩,还有太阳风注入的各种粒子等。因此,科学家可以通过研究月壤中不同的组分,来获得原始月球的物质组成、外来物质、形成时间等重要信息。研究月球的土壤还可以帮助我们了解早期太阳活动情况,从而为了解地球早期经历的相关地质过程提供参考。从我国的行星科学来说,将利用这些宝贵的样品,为认识月球开展深入的研究。其科学成果和不断进步的工程技术,也有助于将来的载人登月和火星、小行星探测任务。

  打开月壤月岩里深藏的秘密

  文汇报:为什么我国初度取月球土壤岩石就采用钻探的方式?是不是地表以下的岩石蕴含着月球和太阳系更多的信息?

  肖龙:钻探采样,就是想获得从表面到地下一定深度的样品。月球的月壤从表面到深部,其物质组成、粒度等性质有很大差异,不同深度的月壤记录的月球科学信息也有所差异,因此需要获得地下的样品,而且要连续,保持原始的层理信息。这些样品中包含有太阳风和宇宙射线与月岩相互作用的产物,因此对于了解太阳的活动历史也是很重要的。

  文汇报:有报道说,取回月岩有助于弄清月球何时停止火山活动,弄懂“月球何时停止火山活动”有多重要?如果月球还未停止火山活动,是不是可以说月球的内核还是“热”的,月球就还没有“死去”?

  肖龙:与地球类似,火山和地震等是月球最直观和最重要的地质活动现象。按照“阿波罗”的样品研究,发现月球上的火山岩春秋都老于30亿年,因此科学家推测月球的生命在那个时间就停止了。但后来的研究发现,月球还可能有一些更为年轻的火山岩。如果这一说明能够得到样品数据的支撑,就会改写我们以往的认识。

  文汇报:如果月球不久前还发生过火山喷发和月震,会不会影响将来人类在月球上创立基地?

  肖龙:我们所说的“年轻”火山活动也是十几亿年之前的事情了,那时地球上还没有出现高等生命。科学家没有发现月球上有活火山,因此不会对创立月球基地有影响。

  形成1厘米厚的月壤至少要上千万年

  文汇报:科学家对月球的研究,是不是会带来我们对地球生命起源的新认识?

  肖龙:对于探索地球的生命起源来说,研究月球无法给出直接答案,但是有些现象和事实可以帮助我们阐发生命起源的可能性。一是月球上分布有无数的撞击坑,这些撞击事件,可以将月球上的岩石撞碎,并以极快的速度飞出月球引力区。同样的原因,我们在地球上也找到了不少的火星陨石。这说明太阳系不同天体的物质可以通过撞击溅射相互交换。因此,不排除早期地球的生命物质是来自其他天体的可能性。另一方面,地球和月球之间的潮汐作用,也可能为地球海洋生命登陆提供了可能。

  文汇报:土壤学家说,在地球上形成1厘米的土壤,要100-1000年的时光。您认为在月球上,如果产生1厘米的土壤,要多少年呢?是不是因为月球表面没有有机物,所以土壤形成时间要长得多?

  肖龙:从岩石转化为土壤的过程,称为风化作用,月球上缺少化学风化和生物风化,只有物理风化作用。从岩石形成土壤的过程经历了陨石撞击破碎、太阳风和宇宙射线的照射、极大的温差不断使得石块碎裂变成小颗粒、最后形成粒径不到一毫米的月壤。科学家通过不同的模型计算,其结果相差很大,但形成1厘米厚的月壤至少也要上千万年。

【编辑:李玉素】

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