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透過一粒月壤看向整片太空

2022-04-13 09:33:50來源：化工儀器網(wǎng) 閱讀量：124 評論

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導讀：2020年12月，我國成功利用嫦娥五號月球探測器取回了1731克月球土壤。這些月球土壤，得以讓我們從中窺透一些與月球乃至宇宙相關(guān)的奧秘。

　　“玉兔年年釀丹桂，金蟾日日搗玄霜”，從古至今，人們對于月球上所擁有的一切事物仍然有著一顆極大的好奇心。2020年12月，我國成功利用嫦娥五號月球探測器取回了1731克月球土壤。這些月球土壤，得以讓我們從中窺透一些與月球乃至宇宙相關(guān)的奧秘。
 
　　月球上古老的巖石已經(jīng)使得科學家迷惑不已，然而，和這些巖石周圍的土壤相比，巖石甚至稱得上是年輕的。地球上的土壤通常是經(jīng)過成千上萬年的風吹、日曬和雨淋，由巖石風化形成的細粒礦物質(zhì)，是一層疏松的物質(zhì)，并且其中還摻有有機質(zhì)、水，還含有微生物等。地球上土壤的形成，除了這些物理及化學作用之外，生物的活動是其最重要的特征。盡管風化作用短時間內(nèi)不容易被察覺到，卻一直在改變著地球上的地形地貌。
 
　　但存在于沒有任何空氣的太空之中的月亮，既沒有風，也沒有任何生物能夠活動，又是如何形成月壤的呢？由于沒有大氣，月壤是直接暴露在太陽輻射下的，并且時不時還伴隨著微隕石的轟擊，其組成和物理性質(zhì)逐漸發(fā)生了改變，于是科學家們便將這個過程稱之為“太空風化”。在過去的四十多億年里，小行星沖撞所產(chǎn)生的粉碎、熔融、粘合及混合等這些物理過程，在很大程度上改變了月球表面。于是，在太空風化的共同作用下，月球表面形成一層廣泛分布、厚約2~15m的月壤。
 
　　與地球土壤中所富含微生物和有機養(yǎng)分不同，月壤中不含有任何有機養(yǎng)分，并且十分干燥，無論是種菜或是種土豆都是不可能的。那么，專注于對月壤進行分析研究有什么作用？事實上，通過月壤中巖石的類型成分就能夠去推斷月球的地質(zhì)變遷，月球的表面幾乎是完全被月壤所覆蓋的，如果沒法了解月壤的特點，那么月壤對于探月儀器和宇航員來說都是個不小的威脅。月球探測時不了解月壤，就很可能得不到正確的科學結(jié)論。并且月壤中存在天然的鐵、金、銀、鉛等礦物顆粒，不僅含有金和鋅的銅礦顆粒，還含有少量錫和銅雜質(zhì)的銻礦顆粒等。其中，一種在地球上幾乎不存在的氦氣同位素氣體——氦-3，這種核聚變反應中最理想的原材料也在其中，氦-3在熱核反應堆中沒有中子，并且因為不會產(chǎn)生輻射，對環(huán)境也不會造成任何危害。
 
　　月壤中所含的元素是通過各種儀器來進一步分析確定的，例如X射線熒光光譜儀可以在不破壞月壤樣品的情況下對元素進行定性和半定量分析，是月壤元素分析必不可少的設備；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀能夠?qū)υ氯乐形⒘吭剡M行定量分析，從而確認月壤中元素的精確含量；氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀能夠?qū)Σ牧现械挠袡C物進行定性和定量分析，從而檢測月壤中部分化合物的含量，助力全面解析月壤成分。
 
　　科學家們對采集到的月壤樣品中的巖石和礦物進行了密集、高強度的元素和同位素分析，并在此基礎上開展了系統(tǒng)的年代鑒定?？茖W家們利用掃描電子顯微鏡對粒徑只有500微米的玄武巖巖屑進行觀察，發(fā)現(xiàn)可定年的磷灰石粒徑普遍在5~10微米之間，并且得到了“月球直至19.6億年前仍存在巖漿活動”這一項重大成果?？茖W家們還用詳盡的微區(qū)原位高分辨率二次離子質(zhì)譜定年數(shù)據(jù)和堅實的巖石礦物地球化學數(shù)據(jù)。此外，確定月球年輕巖漿活動的精確年齡還可以校準用于確定月球和其他行星表面年齡的隕石坑計數(shù)技術(shù)——遙感隕石坑直徑頻率分布定年法。
 
　　他們利用單顆粒樣品操縱、掃描電鏡形貌觀察、聚焦離子束精細加工、透射電鏡結(jié)構(gòu)解析等一系列分析方法，獲得了單個嫦娥五號月壤顆粒表面的硅酸鹽、氧化物、磷酸鹽和硫化物的太空風化作用信息。我國自己帶回來的月壤的分析，為月球中緯度的太空風化作用提供了更多的認識，帶來更多獨特的角度，也為月球遙感光譜校正模型在月球中緯度的適用性提供了支撐。
 
　　想要探月，就必須要研究月壤。如果可以繼續(xù)對月壤加以研究，那么我們不僅僅能夠了解到月球上的風化作用，還有機會可以了解太陽初期的演化歷史進程、太陽風和太陽表層的組成和成分特征等相關(guān)數(shù)據(jù)。探索月球只是我們向太空所邁出的一小步，人類終將會走得更遠。
 
　　(資料參考來源：科學日報、知網(wǎng)、知乎、央視新聞)
 
　　原標題：透過一粒月壤看向整片太空
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