對話行星地質(zhì)學(xué)家：“月球采樣”那些事
上圖：在北京航天飛行控制中心拍攝的落月后的嫦娥五號探測器。
■本報記者 鄭蔚
嫦娥五號是我國探月工程最復(fù)雜、難度最大的任務(wù)之一。12月2日4時53分，探月工程嫦娥五號著陸器和上升器組合體完成了月球鉆取采樣及封裝。截至發(fā)稿時，正按計劃進行表取采樣。人類已經(jīng)有四十多年沒有從月面采集月壤和月巖了，“月球采樣”究竟有何意義？記者近日采訪了中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)行星地質(zhì)學(xué)教授肖龍。
“無人采樣”計劃在月球采樣2000克
文匯報：在社會高度關(guān)注“嫦五”的同時，很多讀者第一次聽到“行星地質(zhì)學(xué)”這個詞，請先介紹一下，“行星地質(zhì)學(xué)”研究的是什么？
肖龍：行星地質(zhì)學(xué)是行星科學(xué)的一部分。1969年7月“阿波羅”月球采樣返回之后，提供了研究月球的實際材料，再結(jié)合大量遙感探測數(shù)據(jù)的研究，開啟了行星地質(zhì)學(xué)學(xué)科。
現(xiàn)今，行星地質(zhì)學(xué)的研究對象包括了所有有巖石表面的天體，包括行星和衛(wèi)星、小行星等。行星地質(zhì)學(xué)研究月球、火星等類地天體的地形地貌物質(zhì)組成、構(gòu)造變形，以及形成和演化歷史。通俗地說，行星地質(zhì)學(xué)就是研究月球、火星等星球它們長什么樣子，是什么物質(zhì)組成的，又是怎么形成的等等。
文匯報：取回這2000克月壤月巖，有哪些重要意義？
肖龍：月壤是月球巖石經(jīng)過數(shù)十億年的空間風(fēng)化后形成的，包含不同粒度的巖石碎屑、撞擊熔體碎屑、火山玻璃和各種角礫巖，還有太陽風(fēng)注入的各種粒子等。因此，科學(xué)家可以通過研究月壤中不同的組分，來獲得原始月球的物質(zhì)組成、外來物質(zhì)、形成時間等重要信息。研究月球的土壤還可以幫助我們了解早期太陽活動情況，從而為了解地球早期經(jīng)歷的相關(guān)地質(zhì)過程提供參考。從我國的行星科學(xué)來說，將利用這些寶貴的樣品，為認(rèn)識月球開展深入的研究。其科學(xué)成果和不斷進步的工程技術(shù)，也有助于將來的載人登月和火星、小行星探測任務(wù)。
打開月壤月巖里深藏的秘密
文匯報：為什么我國首次取月球土壤巖石就采用鉆探的方式？是不是地表以下的巖石蘊含著月球和太陽系更多的信息？
肖龍：鉆探采樣，就是想獲得從表面到地下一定深度的樣品。月球的月壤從表面到深部，其物質(zhì)組成、粒度等性質(zhì)有很大差異，不同深度的月壤記錄的月球科學(xué)信息也有所差異，因此需要獲得地下的樣品，而且要連續(xù)，保持原始的層理信息。這些樣品中包含有太陽風(fēng)和宇宙射線與月巖相互作用的產(chǎn)物，因此對于了解太陽的活動歷史也是很重要的。
文匯報：有報道說，取回月巖有助于弄清月球何時停止火山活動，弄懂“月球何時停止火山活動”有多重要？如果月球還未停止火山活動，是不是可以說月球的內(nèi)核還是“熱”的，月球就還沒有“死去”？
肖龍：與地球類似，火山和地震等是月球最直觀和最重要的地質(zhì)活動現(xiàn)象。根據(jù)“阿波羅”的樣品研究，發(fā)現(xiàn)月球上的火山巖年齡都老于30億年，因此科學(xué)家推測月球的生命在那個時間就停止了。但后來的研究發(fā)現(xiàn)，月球還可能有一些更為年輕的火山巖。如果這一解釋能夠得到樣品數(shù)據(jù)的支持，就會改寫我們以往的認(rèn)識。
文匯報：如果月球不久前還發(fā)生過火山噴發(fā)和月震，會不會影響將來人類在月球上建立基地？
肖龍：我們所說的“年輕”火山活動也是十幾億年之前的事情了，那時地球上還沒有出現(xiàn)高等生命。科學(xué)家沒有發(fā)現(xiàn)月球上有活火山，因此不會對建立月球基地有影響。
形成1厘米厚的月壤至少要上千萬年
文匯報：科學(xué)家對月球的研究，是不是會帶來我們對地球生命起源的新認(rèn)識？
肖龍：對于探索地球的生命起源來說，研究月球無法給出直接答案，但是有些現(xiàn)象和事實可以幫助我們分析生命起源的可能性。一是月球上分布有無數(shù)的撞擊坑，這些撞擊事件，可以將月球上的巖石撞碎，并以極快的速度飛出月球引力區(qū)。同樣的原因，我們在地球上也找到了不少的火星隕石。這說明太陽系不同天體的物質(zhì)可以通過撞擊濺射相互交換。因此，不排除早期地球的生命物質(zhì)是來自其他天體的可能性。另一方面，地球和月球之間的潮汐作用，也可能為地球海洋生命登陸提供了可能。
文匯報：土壤學(xué)家說，在地球上形成1厘米的土壤，要100-1000年的時光。您認(rèn)為在月球上，如果產(chǎn)生1厘米的土壤，要多少年呢？是不是因為月球表面沒有有機物，所以土壤形成時間要長得多？
肖龍：從巖石轉(zhuǎn)化為土壤的過程，稱為風(fēng)化作用，月球上缺少化學(xué)風(fēng)化和生物風(fēng)化，只有物理風(fēng)化作用。從巖石形成土壤的過程經(jīng)歷了隕石撞擊破碎、太陽風(fēng)和宇宙射線的照射、極大的溫差不斷使得石塊碎裂變成小顆粒、最后形成粒徑不到一毫米的月壤。科學(xué)家通過不同的模型計算，其結(jié)果相差很大，但形成1厘米厚的月壤至少也要上千萬年。