根據(jù)《美國化學會雜志》（Journal of the American Chemical Society）刊載的一項新研究[1]，中國原子能科學研究院核物理研究所的科學家分析了嫦娥五號帶回的月球樣品，結果發(fā)現(xiàn)其中的元素成分與當年美國阿波羅宇航員帶回的月巖、月壤成分相差很大，這究竟是為什么呢？
作為地球的近鄰，月球的引力對地球生態(tài)系統(tǒng)造成了很大影響，無論是海洋潮汐，還是地球自轉軸的傾斜角度穩(wěn)定，都與月球有關。研究月球的起源和演化，對于了解地球的歷史和未來都非常重要。要深入了解月球，最好的辦法就是去月球上采回樣品，然后在地球上進行一系列分析。
半個多世紀前，美國宇航局（NASA）進行了阿波羅載人登月計劃，阿波羅11號登月艙載著兩位宇航員第一次成功登陸月球正面。此后，NASA又進行了5次成功的載人登月任務，還有另外10名宇航員踏上月球表面。
每次載人登月期間，宇航員都從月球表面上采集了不少的月球樣品，阿波羅11號帶回了大約21公斤。在最后一次載人登月任務時，阿波羅17號宇航員帶回了多達110公斤的月球樣品。前后六次，宇航員帶回的月球樣品總重約381公斤。
44年前，美國送了1克阿波羅月巖給我國。我國科學家把這塊月巖切成兩半，用其中0.5克開展了一系列研究，發(fā)表了十幾篇科研論文。中國原子能院核物理研究所此前也研究了阿波羅月巖，分析出其中36種化學元素的含量。
但要深入研究月球，尤其是尋找月球中的礦產(chǎn)資源，例如，在地球上極為罕見的氦-3，我們需要更多的月巖和月壤。終于在2020年，我國的嫦娥五號創(chuàng)造了這樣寶貴的研究機會。
嫦娥五號在月球正面西側風暴洋成功著陸，這里是由遠古火山噴發(fā)所形成的玄武巖月海。在月面停留兩天后，嫦娥五號采集了1.731公斤的月球樣品，成功帶回地球。
隨后，嫦娥五號樣品進行了多次分發(fā)，我國的很多科研院校和研究所都拿到了寶貴的月球樣品。這些月球樣品引爆了我國科學家的研究熱潮，發(fā)表了多篇研究論文，進一步揭示了月球的演化史。
中國原子能院的科學家通過儀器中子活化分析，用中子轟擊月球樣品，來產(chǎn)生放射性核素，進而確定樣品中的元素種類和含量。科學家測定了嫦娥五號月球樣品中的40多種元素，并與阿波羅宇航員帶回的月球樣品以及地球樣品進行對比，結果發(fā)現(xiàn)，其中的主量、微量與痕量元素相差非常大。
當然，這并不意味著阿波羅載人登月是假的。因為月球上不同地方的元素組成和含量是不一樣的，數(shù)次阿波羅載人登月任務帶回了不同的月球樣品。雖然阿波羅12號也是在風暴洋著陸，但與嫦娥五號的著陸點相距很遠，所以采到的樣品存在很大差異。
先前的研究表明，阿波羅月球樣品都是非常古老，最年輕的至少也有30億年，而最古老的甚至超過了44億年，這幾乎要追溯到月球的起源時間了。相比之下，嫦娥五號帶回的月球樣品年齡估計只有20億年，這填補了月球演化史的時間空白，也意味著月球的地質活躍持續(xù)時間遠超此前科學家的推測。
新研究表明，嫦娥五號與阿波羅月球樣品也有相似之處，例如，Ba/La、FeO/MnO之比非常接近。這項新研究不但加深了人類對于月球演化史的認知，而且對未來的月球資源探測、開發(fā)與利用大有裨益。
以氦-3為例，這是人類夢寐以求的完美可控核聚變燃料。在地球上，氦-3的儲量極低，非常罕見。而在月壤中，估計存在多達110萬噸的氦-3。因為月球沒有磁場和大氣層的阻擋，主要來自太陽風（太陽高能粒子）的氦-3可以直達月表，并在月壤中不斷沉積。
利用氦-3進行核聚變，不但不會有核輻射的問題，而且能量效率還非常高，只要100噸的氦-3，通過核聚變反應產(chǎn)生的電力就能滿足全球人類1年的需求。因此，氦-3被認為具有極高的價值，每1噸的估值可達30億美元。
目前，核工業(yè)北京地質研究院正在研究嫦娥五號帶回的月球樣品。希望我們能夠早日實現(xiàn)從月壤中提煉出氦-3，從而在開采月球方面取得先機。我們需要把目光放得更遠，氦-3不只存在于月球上，諸如水星這樣的星球上也有大量的氦-3，相信未來的星辰大海離不開這種寶貴的物質。
參考文獻
[1] Yonggang Yao, Caijin Xiao, Pingsheng Wang, et al. Instrumental Neutron Activation Analysis of Chang’E-5 Lunar Regolith Samples, Journal of the American Chemical Society, 2022, DOI: 10.1021/jacs.1c13604.
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