月壤不能种菜，但仍大有可为

本刊综合

2月27日，嫦娥五号月球样品001号正式入藏中国国家博物馆（下称“国博”），这让渴望近距离一睹月壤真容的公众大呼过瘾。

所谓月壤，就是覆盖在月球表面岩层外几米到十几米厚的松散的“土壤”，主要由岩石碎屑、矿物碎屑、玻璃质颗粒和粘合集块岩等物质组成，颗粒质地极其微细，但却像刀尖一样锐利。

这也是为什么前段时间嫦娥五号月球样品在北京人民大会堂首次公开亮相时，放大6倍能看到其中有大量“玻璃渣”。事实上，早在嫦娥四号的研究里，就发现月球有玻璃状的一种物质，它主要是在撞击事件中，岩石受到高温、高压影响产生熔融之后凝固的一种玻璃状态。

“既然月球有‘玻璃渣，那它还能用来种菜吗？”许多网友一直抱着用月壤种菜的想法，毕竟，种菜是咱中国老百姓的传统技能。不过，答案可能会让人们失望了，科学家表示，月壤的成分有橄榄石、辉石、钛铁矿、斜长石等矿物，且与地球土壤富含微生物和有机养分不同的是，月球“土特产”不含任何有机养分，而且非常干燥，不能用来种菜。

为庆祝中国共产党成立100周年，入藏国博的月球样品001号重量恰为100克，被装置于一个容器内，成为国博GB93484号藏品。

月壤容器设计师介绍，月球样品的容器材质为人造水晶，整体造型借鉴自国博馆藏的系列青铜“尊”，以体现稳重大方之感。整体外部造型高38.44厘米，象征地球与月亮间的平均间距384 400千米;整体外部造型宽22.89厘米，象征嫦娥五号自发射到返回的任务时长22.89天。从时空两个纬度，展现中国探月领先地位。

容器内部造型由地球、中国地图、月球、月壤等组成，月壤储存在中心部位的空心夹层球体造型之中，通过填满在其中的月壤，得以呈现形似月球的造型特征。下部地球造型磨砂透光，其上中国地图造型透光突出，象征华夏大地对月亮的长久情意。

容器内设计了地球与月球间相隔9.9厘米，取意古人所描绘的“天有九霄”，寓意中国探月突破极限、跨越“九重”。

现代研究倾向于认为，月球起源于地球遭遇撞击后分裂出的碎片。从这个角度出发，可以说月球是地球血脉相连的孩子。

月壤的成分大部分同地球一样，包含橄榄石（主要成分是铁、镁、硅，同时可含有锰、镍、钴等元素）、长石（一类常见的含钙、钠和钾的铝硅酸盐类造岩矿物）、辉石（含有钙、钠、镁和二价铁，也有一些锌、锰和锂等种类的离子）和陨石撞击下形成的二氧化硅颗粒。细究这些物质的元素可以发现，很多是植物生长所必需的，例如镁元素参与叶绿素的合成，磷元素能刺激植物根系发育等。这些养分的种类与数量与地球十分接近，但绝大部分是以还原态的形式存在于矿物中，无法被植物直接吸收利用，如何释放如此丰富的资源是“月壤种菜”的一大难题。

此外，还有一些元素是月壤没有的，例如氮元素和碳元素。地球土壤中的氮化合物来自于大气，植物或细菌的生物固氮作用和大气雷电产生的含亚硝酸雨水将气态的氮转化为化合物纳入生物圈循环。而月球并不存在大气，给月壤补充氮最理想的方法只能是从地球千里迢迢运输过去。

除了营养物质的含量外，月壤在颗粒度、透气吸水方面的结构特性也与地球土壤迥異。

地球土壤是在风化侵蚀的作用下形成的，风化作用使岩石破碎，物理化学性质改变;碎岩在重力、流水、风力、冰川等作用下形成风化物质并被迁移形成崩积物、冲积物等。大气、水文和土壤生物群落在土壤形成过程中参与塑造了适宜生物群落生存的酸碱度、土壤颗粒度及钾、氮元素含量。

与之相比，月球表面没有大气，也就没有水文气象来参与土壤的塑造。月球表面也覆盖有一层疏松的土壤，这些月壤是在亿万年来陨石和微陨石的撞击、宇宙射线和太阳风粒子的持续轰击、昼夜温差导致岩石破碎的作用下形成的。这也导致了月壤颗粒细碎且棱角多，像水泥粉一样内摩擦力、黏着力大。

在科幻电影《火星救援》中，男主角在滞留火星期间，通过自制肥料改造火星土壤，成功种植出土豆获得食物供给。月壤是否也能被改造并种出植物来呢？这倒是有可能的。

按农业专家的说法，理论上讲，只要提供植物生长所需的有机物、水、氧气和阳光等，就可以种植出土豆等作物。目前月壤要实现种菜，就要经过改良，添加人畜粪便或动植物腐烂后的有机物等有机质和适量水，这样一来基本就可以种植出蔬菜。

换句话说，用月壤种菜，就必须对其成分组分进行调整和改良，以增加其土壤有机质、水分和必要的矿物质盐类，而且还需要增加必要的氮、磷、钾等肥料以及一些必要的微生物，而这些既是月壤中所缺乏的，又是植物生长所必须的物质。

撇开无法直接种菜不说，月壤依然大有可为。比如，长期的太阳风给月壤注入了大量的氦-3，这是一种未来有可能作为热核聚变的清洁能源。由于地球有厚厚的大气层及较强的磁场，所以土壤中的氦-3含量很少。据研究，月壤中含有100万到500万吨的氦-3储量，是地球土壤氦-3含量的千百万倍。100吨的氦-3创造的能源相当于全世界一年消耗的能源总量。

此外，科学界普遍认为，月球是在至今45亿年前形成的，而在距今30亿年前，其内部能量开始消失，火山频频爆发，只留下一个荒芜的躯壳围绕着地球旋转。而根据月表观测，在几亿年前月球还存在火山活动。嫦娥五号采回的样品有可能改写月球的演进史。

另据中国科学院国家天文台研究员、探月工程三期副总设计师李春来介绍，此前俄罗斯和美国的9个采样点都在纬度30度的范围，嫦娥五号此次的采样点选择了43度的风暴洋东北角的玄武岩区域，这是全新的采样区域，全新的样品研究对月球表面的风化作用、火山作用和区域地质背景、区域地质演化方面将做出很多科研贡献。

下一步，我国将发射嫦娥六号、嫦娥七号，其中前者计划在月球南极进行采样返回，后者计划着陆月球南极，进行一次对月球地形地貌、物质成分、空间环境综合探测任务。那时，不管是对月壤改造种菜，还是氦-3资源的开发利用，抑或是对月球演进史方面的研究，我们都有望收获进一步的答案。