“嫦娥五号”带回2千克多的月壤,终于不再用0.5克来发论文了

来源:赛先生

嫦娥五号月球表面采样与样本返回

12月17日凌晨1点,

在与轨道器脱离后,

载有嫦娥五号月球车的返回器

以第二宇宙速度(11km/s)奔向地球,

在进入大气层时,

科研人员让它通过

“打水漂”的方式进行降速,

最终返回器于1点59分在内蒙古四子王旗成功着陆。

11月24日凌晨4点30分,

当天在众人的瞩目和欢呼中,

长征五号利用1000多吨的推力

将长达57米、运载“嫦娥5号”的火箭送上太空。

不到一分钟后,

火箭就消失在我们眼前,

只留下巨大的轰隆声响。

23天后,嫦娥5号顺利完成此次神奇之旅,

并带回来2千克多的月球土壤。

(注:“嫦娥五号”实际带回多少月壤目前并不清楚,本文以此前计划采样的重量来表述)

此次嫦娥五号共完成了

“陆器落月、月表采样,月球起飞,

轨道对接,样品转移,返回器返回等

11个阶段”的任务,

创造了许多第一,也创造了历史。

嫦娥五号的月球登陆点是精挑细选的

此次嫦娥5号在月球的登陆点,

是经过专家专门精挑细选,

其着陆点为月球西北部的风暴洋。

风暴洋是月球最大的月海,

此前人类探测器从未到达这里。

据国家天文台研究员郑永春介绍,

嫦娥五号的落月地点

尽量不要同美国当年阿波罗号

登月点重合,

而且离得越远越好。

这主要是考虑到

探测器在不同地点采样,

这样能够更加全面

了解月球表面的地质特征。

嫦娥五号带回2公斤多的月壤到底多不多?

在回答这个问题之前,

让我们先讲一个历史故事。

1978年,中美建交初期,

为了向中国表示礼节性的友好,

美方赠送中国一克月球土壤。

据专家回忆,当时这个月壤

镶嵌在一个放大镜上,

看起来比较大,

但实际上它只有一克重。

而当年美国通过7次载人登月活动,

从月球上带回

总质量达381.7公斤的月壤。

在这里也不能说美国人小气,

从1970年至1973年,美国为

全球135个国家赠送了月壤

估计他们担心赠送这么多,怕余粮不够。

尽管只有1克,但非常珍贵,

我国科学家也是穷其能力,

拿走了半克来做研究,

总共发表40篇论文,

其中,欧阳自远院士一个团队就发了14篇论文,

另外一半保留在北京天文馆进行展示。

 我国科研人员利用极其珍贵的0.5克土壤发表的论文

除了美国,1970年代,

苏联通过“月球16号、20号、24号”

三个无人探测器取回

共330克珍贵的月壤。

而美国则通过

1969年7月至1972年12月,

实施的7次载人登月任务,

带回了约381.7千克的月壤和月岩。

这次我们也获得了2000多克的月球土壤:

除了对月球表面的月壤进行收集,

同时利用钻土工具,

获得了月球表面较深处的月岩。

因此,现在的2公斤月壤,

我们对月壤的了解,

肯定会比这0.5g更深入。

不知道这2公斤多的月壤

未来能产生出多少新的科学问题和论文。

当然,我们更应该向那些

在0.5克月壤上做学问的天文学家致敬。

1969年7月24日,

美国一次性就从月球上

带回20多公斤月壤返回地球。

这主要是是他们通过人工去挖,

比机器开采要方便许多。

月球的土壤成分主要是什么?

月球的表面月壤

由一层细粉状的风化物质

以及埋在这些物质中的

直径数米的岩石组成。

根据郑永春在此前

接受新华社采访时介绍,

现在科学家对采集的月球样品进行的分类,

就是依据当时处理“阿波罗”号

带回月球样品所采用的分类方法。

其中直径大于1厘米的颗粒,

被当作岩石样品来进行研究,称为月岩;

直径小于1厘米的颗粒,

被当作土壤样品对待,

按习惯也称为月壤。

其中,颗粒直径小于1毫米的部分,

是月壤中的主要组成部分,

在大部分月壤样品中占总重量的90%以上。

月壤主要元素组成比例

月壤有哪些元素呢?

其主要元素为氧、硅、铁、钙、铝。

上面只是简要概述月球上土壤的成分,

如果你有兴趣,

可以登陆https://www.lpi.usra.edu/,

上面分析了成百上千的月壤分析报告。

左图是月球典型的土壤,由阿波罗11号带回来的月球土壤,样品代号为10084。 (a) ,右图是放大10倍后的电镜下的图片,月球土壤颗粒表面,好像是被一层玻璃覆盖。

令人难以相信的是,

月球表面的土壤竟然

20%左右是由玻璃微珠组成的。

上图是由阿波罗17号带回的

月壤“样品74220”,

土壤样品大小为2毫米左右,

在镜头下熠熠生光,

如同细小的玻璃。

“嫦娥五号”是如何在月球上“挖土”的?

美国宇航员在月球开采月壤,设备先进,而且比机器开采更加灵活

上世纪六七十年代,

美国主要是通过人为挖土的,

带回来的土壤数量大,

第一次上月球,

就带回来20多公斤的土壤,

而且他们还使用了多种工具进行开采。

而此次嫦娥五号月球车为无人登月,

主要是通过机器臂收集表层月壤,

以及利用钻具钻取浅层月表岩石。

其中钻取0.5公斤,表取1.5公斤。

取完样品之后,嫦娥五号要将样品

即:岩芯和月壤存放在一个密封的包裹里。

一是不会在半路上泄漏,

二是在进入地球环境中,

不会被地球的环境污染。

事实上,此次嫦娥5号的任务

并不仅仅只有挖土,

它还对它的着陆区附近的

环境和地质进行勘查,

获取与月球样品相关的现场分析数据,

建立现场探测数据

与实验室分析数据之间的联系等。

另外,无人车上有配有摄像机、

光谱仪、雷达等精密设备,

携带有2公斤的月壤实属不易。

下一步中国探月工程的目标更大

此次嫦娥五号成功从月球采样归来,

并不意味着中国探月行动的终结,

而是一个全新的开始。

“嫦娥五号”的顺利返航也意味着

中国这一阶段的探月工程目标

全面达成,

下一步就是载人登月,

以及更为长远的计划:

在月球建设月球基地。

中国探月工程也叫“嫦娥工程”,于2004年立项。2006年2月,国务院颁布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020)》,明确将载人航天与探月工程,列入国家十六个重大科技专项。中国探月工程规划为绕、落、回三期。

除了此次“嫦娥五号”

吸引了全球的关注,

2019年的“嫦娥四号”着陆器

在月球背面软着陆,

为我们发送来世界上第一张月背照片,

也引起世界瞩目。

期待不久的将来

中国载人飞船登陆月球

以及在月球建设基地的那一天,

届时月球上也能看到中国人的脚印。

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