月壤色彩之謎？
The mystery of lunar soil color?
都世民
摘要：本文主要討論月壤的有關(guān)問題，先討論什么是月壤？然后依次討論月壤的形成，研究月壤的價值。最后對有關(guān)報道提出疑問，對這些問題提出自己的看法。
關(guān)鍵詞：嫦娥五號，月壤形成，價值，顏色。
Abstract: This paper mainly discusses the lunar soil, first discuss what is the lunar soil? Then the formation of lunar soil is discussed and the value of lunar soil is studied. Finally, I put forward some questions about the related reports and put forward my own views on these issues.
Key words: Chang 'e-5, lunar soil formation, value, color.
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什么是月壤？
2020年12月17日，嫦娥五號返回器從38萬千米之外的月球，帶回了1.7千克月壤樣本。在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定區(qū)域安全著陸，首次實現(xiàn)了我國地外天體采樣返回。這是人類時隔44年拿到的新月球樣品。此前，美國通過6次載人登月活動，帶回381.7千克月壤和月巖樣品；蘇聯(lián)在20世紀(jì)70年代，分三次共取得約300克月壤樣品。
2020-12-19，科普網(wǎng)—文：“什么是月壤？月壤的形成及其研究價值”。文中指出：月壤是覆蓋在月球表面上的一層細(xì)膩的沙土層。月壤身處沒有空氣的月球上，主要依靠物理風(fēng)化。
月球樣品圖。（國家博物館提供）
月壤形成
根據(jù)有關(guān)報道，月壤形成有多種說法，歸納如下：
〔1〕月球形成初期，大約45億年前，月球表面非常炙熱，呈半固體的熔融巖漿狀態(tài)。隨后月殼開始冷卻凝固。為何無水？按理說，溫差極大的前提下，熱遇冷會有水出現(xiàn)，在地球上經(jīng)常見到，在月球為何不見？
〔2〕月壤形成過程沒有生物活動參與，沒有有機質(zhì)，還極度缺水干燥；
〔3〕巨大的晝夜溫差，月巖熱導(dǎo)率很低,其礦物組成和結(jié)構(gòu)不均一，因熱脹冷縮使月巖發(fā)生崩解，產(chǎn)生巖屑；也加速了月球巖石礦物的破碎。
〔4〕月球表面形態(tài)幾乎完全是由小天體不斷撞擊打碎、混合、翻動作用塑造的。直徑小于1毫米，具有黏性的細(xì)小粒子。粉末顆粒的銳角十分鋒利。月球表面經(jīng)常被隕石撞擊，巨大的能量會使月表一部分物質(zhì)熔融，形成玻璃，還有一部分物質(zhì)氣化，再重新凝結(jié)，成為月壤組成的一部分。小天體不斷撞擊有沒有能量傳遞？外在的能量與虛空相互搖動，會不會形成風(fēng)？
〔5〕太陽紫外線輻照的影響是什么？銀河宇宙射線對月巖的輻射降低了礦物強度，使晶格變形，也可能間接地促進了月壤的形成。
〔6〕太陽風(fēng)的作用。由于沒有磁場和大氣的保護，高速運動的太陽風(fēng)粒子長驅(qū)直入，對破碎的月球礦物顆粒表面進行離子注入、結(jié)構(gòu)非晶化和物質(zhì)濺射，繼而沉積在細(xì)碎顆粒的表面，從而改變了月壤顆粒的結(jié)構(gòu)和成分。
不難看出，月壤形成有上述幾個關(guān)鍵詞：小天體不斷撞擊、巨大溫差、太陽紫外線輻照、太陽風(fēng)、火山。月壤形成是單一效應(yīng)還是綜合效應(yīng)的結(jié)果？
研究月壤的價值
〔1〕能不能種菜嗎？答案：否！與地球土壤富含微生物和有機養(yǎng)分不同，月壤不含任何有機養(yǎng)分，而且非常干燥，無論種菜還是種土豆都不行。
〔2〕清潔能源：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，長期的太陽風(fēng)給月壤注入了大量的氦-3，這是一種未來有可能進行熱核聚變發(fā)電的清潔能源。研究發(fā)現(xiàn)，月壤中含有一百萬到五百萬噸的氦-3，大概是地球含量的百萬到千萬倍級。而有研究顯示，100噸氦-3所能創(chuàng)造的能源相當(dāng)于全世界一年消耗的能源總量。氦-3簡直是完美的能源。但地球上幾乎沒有這種氦-3。月壤中藏著太陽系的小秘密。
〔3〕月壤是資源.
〔4〕揭開月球的起源之謎，讓我們對月球的起源和演化有新的認(rèn)識，也將修正和提升我們對太陽系的形成與演化、地球與行星的相關(guān)知識。
〔5〕月壤樣品的研究也可以為后續(xù)月球科研站建設(shè)和人類登月作準(zhǔn)備。
〔6〕采樣點的不同有何影響？“嫦娥五號的著陸點在月球正面的西北部，這里是月球最大的月海——風(fēng)暴洋，此前人類的探測器從未在此著陸過。除了與之前的采樣點相距遙遠(yuǎn)之外，嫦娥五號采樣點的火山活動更為年輕，可以研究月球內(nèi)部能量的衰竭，更加全面地了解月球地質(zhì)演化歷史。
月壤研究的差異
1）研究月壤，首先看到的是顏色。以下三個報道，給出的顏色的差異及其變化，這是怎么回事兒呢？
· 1972年，在“阿波羅”17號任務(wù)中發(fā)現(xiàn)的橙色月壤的特寫，是由月球早期火山過程產(chǎn)生的微小橙色玻璃珠造成的。
· 從中美兩國公布的月壤樣品來看，僅是肉眼就可以清楚地分辨出兩國的月壤樣品存在差異，美軍通過阿波羅系列取回的月壤樣品是灰色的，就如同日常比較常見的水泥，而中國嫦娥五號帶回的月壤顏色要深很多，就如同黑色的泥土。
·李春來說：我們挑選了一些比較大的月球顆粒，挑選一毫米以上的大顆粒時，其表面沾滿細(xì)的月球塵埃，用酒精把它清洗，作為收集樣品。在顯微鏡下，放大10倍后，可以看到一些月塵顆粒本身不再是黑色，不同的礦物就會顯示出不同的顏色，比如說黃綠色的，一般來講是橄欖石，白色的一般是硅酸鋁鈉鈣這樣的礦物。琥珀色的很多是玻璃。玻璃有兩種：火山玻璃和撞擊玻璃。
https://m.gmw.cn/baijia/2021-08/26/1302514299.html
2）月壤厚度：在月球各處月壤的厚度不同，幾厘米～5~6米。“美國的月壤和月巖樣品采自6個登月點，蘇聯(lián)的樣品采自3個登月點，但月球的面積有3800萬平方千米，相當(dāng)于中國陸地面積的4倍，僅這幾個點的樣品是無法代表月球全貌的。這里給出的厚度的范圍只能是一個參考數(shù)字。也就是說，對月壤研究的結(jié)果，其數(shù)據(jù)的差異與采樣點有關(guān)，這包括采集器落月點，還包括在不同厚度取樣，都會帶來差異。這個差異與“濕潤”有沒有關(guān)系？因為，從月球取回地球，能否保證“濕潤”沒有變化？月壤“濕潤”程度與顏色有關(guān)。
3）月壤組成：主要由橄欖石、輝石、鈦鐵礦、斜長石等礦物和膠結(jié)質(zhì)玻璃組成。月壤里存在天然的鐵、金、銀、鉛等礦物顆粒，含有金和鋅的銅礦顆粒，含有少量錫和銅雜質(zhì)的銻礦顆粒等。其中最珍貴的，當(dāng)屬氦-3。氦-3，一種氦氣同位素氣體，是核聚變反應(yīng)的最理想原材料。
不同的報道，月壤組成有不同的說法，三國取樣，獲得數(shù)據(jù)并不能代表月球的全部組成，這是一個漫長的探索過程。
https://view.inews.qq.com/a/20210216A01P3C00
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1692003990128815424&wfr=spider&for=pc
https://new.qq.com/omn/20210712/20210712A03RQ100.html
兩圖均為月壤顆粒
問題與思考
〔1〕中美的月壤樣品顏色為何不同？中國嫦娥五號帶回的月壤樣品顏色，宏觀看上去是黑色，在顯微鏡下放大10倍，為何改變了顏色？如果放大300倍又會怎樣？
組成月壤的礦物粉末基本是由隕石撞擊破碎形成。因此，粉末顆粒的銳角十分鋒利。另外，月球表面經(jīng)常被隕石撞擊，巨大的能量會使月表一部分物質(zhì)熔融，形成玻璃，還有一部分物質(zhì)氣化，再重新凝結(jié)，成為月壤組成的一部分。
〔2〕根據(jù)相關(guān)報道，筆者對月壤樣品顏色的改變，有以下看法：按照報道中專家的說法，在顯微鏡下顏色的改變是物質(zhì)效應(yīng)，這只是一種可能。另外還有兩種可能，那就是光的效應(yīng)和人眼的效應(yīng)。這兩種效益應(yīng)該通過實驗來解決。
〔3〕光的效應(yīng)的提出，是因為月壤樣品經(jīng)過一些處理，所觀察的是顆粒狀，顆粒的銳角十分鋒利，是經(jīng)過酒精清洗，有的經(jīng)過磨平，也就說這個顆粒的形狀，不是很規(guī)則的，很可能局部像棱鏡狀，會不會把光變成多色光？改變了這個顏色。變成彩色。
〔4〕人的眼睛的觀察效應(yīng)應(yīng)該考慮。在宏觀狀態(tài)，月壤樣品受光情況與顯微鏡下不相同，人的眼睛在明亮或昏暗的光照下，感光細(xì)胞是不同的，只有在明亮的光線下，才有色感的產(chǎn)生，而在昏暗的情況下不可能有色感。因此宏觀和微觀狀況下，月壤樣品的顏色會不同！
〔5〕一沙一世界，對月壤樣品的沙粒應(yīng)該放大300倍，與地球的沙粒進行對比?？纯从惺裁床煌?？是想說明一沙一世界的普遍性，將來在火星取樣以后，再進一步的進行觀測。
（見都世民科學(xué)網(wǎng)博客。鏈接地址：
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