《土壤》
人类对月球的探索并不太多,在嫦娥五号着陆之前,上个世纪50年代末至70年代初,前苏联和美国展开了一场长达20多年的“太空争霸”,其内容涉及航天领域中的发射人造卫星,发射月球、行星探测器以及载人航天等活动。
20多年太空争霸,美国、前苏联逐一实现了登月,其中美国6次载人登月,并带回了300多公斤的月球岩石、陨石、土壤、尘埃等样品。同一时期,前苏联曾经5次尝试发射采样探测器,直到1970年9月12日,“月球16号”到达月球,以钻取的方式取回了101克月球土壤样品,之后月球20号、月球24号又相继着陆成功,总计带回来了300多克样品。在这场旷日持久的太空争霸过程中,以苏联失败而告终,未实现载人登月,让美国夺得先机,取得了最终的胜利。
2020年12月1日23点11分,嫦娥五号有选择性的在吕姆克火山附近着陆,已经成功采得月球表面土壤和月面以下2米处的月岩,目前已经封装完毕,正在返回的路上,这将成为世界上第三个采集到月球样品并成功返回的国家。截止到目前, 人类总计从月球上获得月岩、土壤等样品达到10次,其中美国载人登月6次,探测器登月前苏联3次,中国1次。 嫦娥五号登陆的吕姆克山区域时隔半个世纪,中国嫦娥五号带回来了2000克月岩、土壤样品,而且位于吕姆克火山边缘处,一般来说,月球上火山普遍在35亿年前就停止喷发了,而吕姆克这座火山13亿年前还没有停止,这次采集到的是火山周边的样品,与美苏采集的位置不同。
前苏联采集到的样品存在很多问题,他们采用单一的钻取方式采集,一旦遇到石头就钻不进去了,而且返回器非常小,能够装回去的月壤也不太多。这次我们采用钻取和铲取相结合的采样方式,确保样品采集量达到2公斤,采集到的是深至2米处,各个不同深度的样品,有较高的科研价值。那么这次采集到的样品,会有哪些新发现呢?
吕姆克区域的玄武岩年龄可能要得到一个确认前期美苏拖回来的月球样品,大多源于月球的风暴洋,这些样品的年龄在30多亿年左右,而吕姆克山位于月球正面的西北方,风暴洋北面,是一座孤立的火山,该区域拥有古火山活动时遗留的月溪、穹隆和熔岩流管道,其地形起伏在 1000—2000米之间,属于大型盾型火山。据一些资料报道,吕姆克山附近的玄武岩形成较晚,年龄较新,大约在13亿年左右,这一年龄是否准确可能存在较大误差,这次我们采回来的样品,可以准确的测出吕姆克山附近玄武岩的同位素年龄。
地球与月球是同源吗?
长期以来,人们对月球是怎么来的,一直困惑不止,提出了很多假说,如俘获说、分裂说、大碰撞说等,目前最可靠的,能提供科学证据的学说是同源说。2001年科学家在对阿波罗登月收集到的岩石发现,氧的同位素在地球和月球的岩石中几乎是完全一样的;对钛和锆的研究同样显示地球和月球起源于同一种物质。2016年,科学家使用最新技术对氧的同位素进行精确测量,仍然无法找到在地球和月球之间的差别,可以认为地球与月球具有同源性。
月球正面的岩石,“阿波罗17号”带回地球组成月球的岩石大致可为两大类,我们目视到的比较亮、颜色发白的地方就是由斜长岩与苏长岩构成的山脉,主要由斜长石构成,它的年龄较老,大约在46亿年前从熔融的月球物质中最早结晶的。另一类是我们看到比较暗的地方就是月海中玄武岩,它们的年龄多数为39~31亿年,少数为30亿年,这二类岩石为月球母岩,其次还有类似于地球上的变质岩和沉积岩,如玻璃质岩石和角砾岩。
美国阿波罗飞船和前苏联月球(16、20、24)号采集的样品, 主要偏向于覆盖月海中的玄武岩和斜长岩,年龄距今大约在30多亿年,比较老,区域过于集中,图1,它们的样品过于一致性。而嫦娥五号采集到的吕姆克火山口旁岩石,可能年龄较新,是距今13亿年的样品。与美苏相比化学成分可能存在着较大差异,通过未来的研究,对于地月同位素上的一致性有可能得出不同的结论,最终对地球与月球是否同源提出不同的看法。
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