最近,嫦娥五号任务第一批月球科研样品发放仪式,标志着月球样品科学研究工作正式启动。
中国科学家将通过对首批月球样品的研究,了解月球表面过程、火山活动年龄、月球演化过程、矿物与挥发分组成等方面的数据。从而对月球与行星演化,行星宜居性等方面产生新的认识。除此之外,这些获取的新数据也将对我国后续月球与深空探测具有重要的指导作用。
而在此之前,中国科学家已经对嫦娥五号带回的月球样本进行了初步的分析研究,并且发布了月壤放大6倍、20倍、40倍的照片。
从公布的嫦娥五号月壤颗粒放大视角来看,月壤颗粒中含有多种不同颜色的颗粒,而不同颜色的颗粒也代表了不同成分。其中,褐色多为玻璃;黄色部位为玻璃,部分为橄榄石;白色多为长石和辉石;复合物颗粒则为岩石碎屑。这里的玻璃指的是“玻璃状物质”或“玻璃体”。表层月壤在遇到高速撞击、熔融和气化后,在冷却过程中会形成“玻璃体”。
但我们知道,1978年,美国曾经送给我们1克月壤,主要成分是辉石、斜长石、钛铁矿和橄榄石,并基本上没有什么“玻璃状物质”。
同样是月壤样本,为什么两者存在明显差异,难道是美国登月造假?
为什么会存在明显差异
其实并不是,存在差异这是正常的,月球不同单元的月壤暴露于月表的时间有长有短,遭受空间风化 ( 主要是陨石和微陨石撞击、太阳风和高能宇宙射线轰击)的程度和成熟度也各不相同,成熟度的差异导致月壤粒度各异。
月壤成熟度越高,平均粒度越细,一定体积月壤中大块岩石的含量就越少。
其中,苏开采的月球样本大多来自月球正面中低纬度的月海区域,形成年龄集中在32-46亿年前。
而嫦娥五号是从吕姆克山脉附近采集的月壤样品,吕姆克山脉位于雨海纪与爱拉托逊纪玄武岩层交界处. 吕姆克山脉上聚集了30座由火山熔岩冷却形成的环形月丘,月丘有数百米的缓坡,表面均匀平滑,具有很强的月海地层光谱特征,那里存在大约13亿至20亿年前的玄武岩。形成时间不同,肯定成分也会有明显差异。
另外,中国嫦娥五号从月面采回月壤之后,全程密封封装,没有受到任何污染,而美国当时依靠的是人工采集,返回地球的时候遭受了不同程度的污染。
所以,中国和美国之间的月壤样本存在差异,这是非常正常的事情。
美国月壤为何不可能造假
那美国月壤有没有可能是造假的呢?美国曾经送给中国1克土壤,根据中国科学家对这1克月壤的分析,可以肯定这的确是真的月壤,因为月壤是不可能造假的。
月壤是月球表面覆盖着一层结构松散的混合物,其主要由岩石的碎屑、粉末以及太空外来物质撞击月球而形成的熔融玻璃等复杂物质组成的。月球上为 1/6g 的小重力真空环境,无风,水,等外营力与生物等因素,所以其土壤生成条件和地球相差甚大。一般来说月壤的形成主要有三个影响因素: 1 宇宙尘埃与陨石的撞击;2 宇宙射线(太阳紫外线,X 射线,伽马射线等)和太阳风粒子的持续轰击破坏岩石的结构;3 大幅度昼夜温差导致岩石热胀冷缩从而破碎。
美国赠送的月壤样本
月球与地球上巨大的环境差异也造成了月壤的几何性质与力学性质等方面均与地球土壤存在较大差异,月壤颗粒的表面往往存在棱角、钩角、锯齿等不极规则结构,由于没有水,风等外营力的作用,其表面相对凹凸, 大粒径颗粒往往具有蜂窝状气孔结构。月壤颗粒形状各异,长条状,类三角形, 类四边形状等常见的结构使得无法用常规的几何方法去描述月壤颗粒。这种几何特性使月壤的摩擦角和内聚力都大于普通土壤(摩擦角在 40°-50°之间)。所以一般可通过对颗粒几何性质参数的描述(费雷特直径、延伸度、圆度、凹凸度等)去定义月壤颗粒。
美国月壤内部成分
中国曾组织多个科研院所各自从多个角度对样品进行了分析,相关的调查结果汇集在14篇论文中,美国赠送给我们的样本在粒度分布、颗粒形态、颗粒比重、孔隙比和孔隙率、电性和电磁性质、压缩性、抗剪性、承载力等方面都与地球土壤存在差异,所以是真的月壤无疑。这也可以证明美国的确是成功登月过。
美国曾经送给荷兰一块假的月壤样本,一检测就被发现是假的,这也侧面可以证明,月壤是做不了假的。
总结
中国月壤样本和美国月壤样本的明显差异,反而说明了中国带回来的样本价值,这也是为什么美国会想要中国月球样本的原因。
可以说,中国嫦娥五号带回来的月壤是美国俄罗斯都没有的样本,它记录了月球晚期热演化的重要信息, 是了解月球末期岩浆活动的钥匙, 极具研究价值.,通过对这里月壤样本的分析对于认识风暴洋乃至月球晚期的热演化具有重要意义。
中国行星科学家团队在 《自然・天文》杂志 发表的一项研究,就根据月球土壤的演变,发现地月系统遭受的撞击物在 35 亿年前后发生了变化,而还为揭示太阳系早期巨行星的动荡历史提供了新的思路和线索。美苏的月壤样本对于月球研究是不够全面的。
除此之外,这里土壤体质更年轻,富有铀、钍、钾等放射性元素,可以说对中国未来开发月球将会有重要的帮助。
接下来,中国第二批月球样本将赠送给其他国家,各位觉得,应该回送给美国吗?
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