嫦娥五号带回最年轻的月壤

2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品返回

嫦娥五号是中国迄今为止最复杂、最雄心勃勃的航天飞行器，它所做过的事，40多年没有航天器完成过，即抓把原生态的月球“土”并带回地球。

2020年11月23日凌晨4时30分，中国海南岛文昌卫星发射中心，重达8.2吨的嫦娥五号搭乘长征五号运载火箭发射升空。与火箭分离后，嫦娥五号通过推进器进行了为期4天的飞往月球之旅，之后，在一个名为吕姆克的火山附近着陆，大概方位在月球正面的西北地区。在那里，着陆器从月球表面钻取样品并封装。

取样工作完成后，着陆器上的上升器起飞，携带2千克月球物质样品，发射回绕月轨道。在绕月轨道上，轨道器将收集封装好的样品，以极高的速度重新进入地球大气层，降落内蒙古。至此，为期大约23天的航天探月取样任务完美收官。

中国地质大学（武汉）的行星科学家肖龙教授说，这些月球样品“毫无疑问会为我们提供更多有关月球历史的知识”，特别的科学意义在于观察月球的火山活动。

科学家一度认为，在45亿年前月球形成之后，火山活动持续了10亿多年。现在，研究月球上陨石坑的科学家认为，更晚近的时期，岩浆还在一些地区继续喷发和流动，抹去了一些早期陨石坑的痕迹，留下了年代较近的火山岩。

肖龙教授说，嫦娥五号带回的岩石“将促使我们重新思考月球的火山历史，什么原因使它持续了这么久，以及到底发生了什么”。

中国2004年批准立项嫦娥探月计划，嫦娥五号是这个计划中人们期待已久的一个篇章。在设计长征五号运载火箭时，就为这个任务考虑了。

现在，这项雄心勃勃的探月任务终于完成了，中国在探测月球的全球新时代迈出了大胆的一步。

“世界上，计划着航天旅行的国家似乎都把月球看作是一个值得长期探索、有开发和定居潜力的地方。”乔治·华盛顿大学空间政策研究所荣休教授、太空历史学家约翰·罗格斯登（John Logsdon）说。

月球样品的价值

人类上一次从月球带回样品要追溯到久远的1976年，完成此举的航天器是苏联的月球24号探测器。那次任务直接从月球表面向地球发回了170克月球物质样品。然而，对标更为复杂的美国的阿波罗计划（总共从月球上收集了382千克样品），嫦娥五号在月球轨道上的交会和对接操作也颇有阿波罗号的神韵。

然而，阿波罗号所取的样品都超过了30亿年。肖龙教授说，嫦娥五号的目标是收集20亿年以内的样品，这样科学家就能研究月球上近期的火山活动。

嫦娥五号降落的吕姆克山附近高出风暴洋约1 100米。风暴洋是过去岩浆活动形成的火山岩平原，是月球上最大的玄武岩平原。月球上这样的平原就是用肉眼遥望月球看到的黑暗色斑块，常称为“月海”。吕姆克山的一些岩石被认为比其他所有的月球样本要年轻得多。

然而，月球的火山历史并不是嫦娥五号试图解决的唯一谜团。布朗大学的行星科学家詹姆斯·黑德三世（James Head III）说，嫦娥五号选择的着陆区域可以“验证各种关于月球的基本假设”。

在实际的建筑工程施工过程中，一些建筑企业为了自己的经济利益，缩减管理人员编制，导致在工程管理控制过程中，往往是一人身兼数职，管理效果大打折扣，无法有效地控制施工维持在相对安全的条件下，无法监控每一个施工环节保证自身质量。而且一旦某一个环节出现问题，也比较难以追查最终责任负责人。导致公司施工管理以及质量控制工作目标不能实现。

吕姆克山附近岩石和土壤的矿物学研究，可以帮助揭示为什么该地区的某些元素——钾、稀土元素和磷——浓度反常，以及由钍和铀元素造成的强放射性异常。

“有一些非常好的基础性问题需要回答，这些问题将极大地改变我们对月球的看法。”黑德三世教授说。

嫦娥五号还可以帮助校准整个太阳系的时间标尺。一个地区陨石坑的大小和数量，可以提供有关该地点年龄的线索，因为陨石坑会随着时间的推移以某预估的速率累积。

测定月球样本的年龄不仅可以更准确地确定月球表面的年龄，对比太阳系其他天体，若其与月球上某些坑坑洼洼的程度类似，那么可以推断这些天体的年龄。

新的年代分析“可能会对我们的近邻行星的形成理论和假设提出潜在的挑战，并提出新的问题。”美国圣母大学的月球地质学专家克莱夫·尼尔（Clive Neal）说。

样品后续如何处置

抵达地球后，这些珍贵的样品将被装在一个密闭容器里，送往中国国家天文台的中国月球样品实验室。该实验室的科学家将研究样本的矿物和化学组成，包括测量某些放射性同位素的丰度，以精确地确定它们形成的年代。

肖龙教授说：“嫦娥五号探月对中国月球和行星科学界来说是一件大事。我们做研究有了新的月球样品，并且是我们自己的……这将激励年轻的学生和科学家从事行星科学和航天探测研究工作。”

不过，伯格奎斯特说，ESA将参与嫦娥五号探月，“在探月开始的关键阶段提供深空网络的支持，之后阶段还提供备份支持”。

从月球到火星

嫦娥五号以类似阿波罗的方式收集月球样本，表明中国正在为更雄心勃勃的航天任务开发所需的技术。罗格斯登认为：“嫦娥五号只是中国系列无人探月航天任务中的一个。”

在嫦娥一号和嫦娥二号月球轨道飞行器、嫦娥三号和嫦娥四号着陆器和玉兔号月球车成功发射后，中国已经制定了针对月球南极的探测计划。等嫦娥五号成功地完成任务，嫦娥六号将尝试从月球南极取样。月球南极是科学家特别感兴趣的区域，因为那里可能有大量冰，还有太阳系中最大的陨石坑之一——南极-艾特肯盆地。

更先进的嫦娥七号和八号也将计划在月球南极附近地区着陆，并分析该地区的地质成分，测试新技术，包括检测和提取化学物质，如水和氢，这些技术在未来的载人登月时可能用得上，还会在月球表面测试3D打印技术。

中国探月的长期目标是在2030年左右建立一个国际月球科研站，以支持机器人探月和载人探月。

罗格斯登说：“载人探月和机器人探月相融合，最终将实现中国人登陆月球。”

为了在载人航天方面获得更多经验，中国将于2021年开始在近地轨道上建造天宫号空间站。中国空间站的设计寿命约为10年，为中国将人送往更远的太空，积累宝贵的经验。

嫦娥探月工程也为未来探测其他行星的航天任务奠定了基础。中国已经在前往火星的路上有了一个名为天问一号的轨道飞行器和火星车，旨在研究这颗红色星球的化学组成、磁场和地表结构。

21世纪20年代末，中国航天界的一大目标是去火星上采样并带回地球。嫦娥五号是实现这一大胆任务的关键一步，也是实现近地小行星采样任务的关键一步。

“探测能力的增强，”肖龙教授说，“也是在为探索太阳系铺路。”

资料来源 National Geographic