“蟾宮折桂”！研究月壤有什么意義和價(jià)值？
為什么月壤不足2公斤？
答：樣本之所以不是兩公斤，與樣本密度有關(guān)系。如果完全是月巖，密度大，可能會超過2公斤，如果是月巖和月壤的混合樣品，可能就不足2公斤。
嫦娥五號月壤1731克是不是很少？
答：數(shù)量不少了，已經(jīng)是蘇聯(lián)三次合計(jì)的5倍多，而且封裝完好。[機(jī)智]
研究月壤對研究宇宙有什么用？
答：各國航天學(xué)家研究宇宙環(huán)境的主要途徑。根據(jù)“月壤”的研究數(shù)據(jù)，科學(xué)家們可以分析出月殼巖石圈的化學(xué)成分和分布特征，這對于世界各國月球的研究來說無異于是一次新的突破。
為什么說月壤蘊(yùn)含巨大能量？
答：月壤有豐富的氦3，這是一種無污染儲量大能源效率高的理想材料。要知道8噸氦3產(chǎn)生的電量就夠整個(gè)中國用一年?？偠灾?，所以哪個(gè)國家先研究先攻克，哪個(gè)國家就在世界上擁有了更多話語權(quán)。
嫦娥五號月壤分享給美國航天局嗎？
答：2011年，美國國會通過了“沃爾夫條款”，限制美國NASA、國務(wù)院科學(xué)委員會等官方機(jī)構(gòu)與中國航天往來合作。能不能合作，還要看美國政府的政策。
12月17日，嫦娥五號返回器順利降落在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定著陸區(qū)，這標(biāo)志著我國首次月球采樣返回任務(wù)取得圓滿成功。
研究月壤有什么意義和價(jià)值呢？它能種菜嗎？答案是不能。與地球土壤富含微生物和有機(jī)養(yǎng)分不同，月壤不含任何有機(jī)養(yǎng)分，而且非常干燥，無論種菜還是種土豆都不行。但是科學(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(jìn)行熱核聚變發(fā)電的清潔能源。
由于地球上有厚厚的大氣層，而且有較強(qiáng)的磁場，大部分太陽風(fēng)都被阻檔在外面，所以，地球上的氦-3就很少，據(jù)研究只有500公斤左右。而研究發(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。
那么月壤長什么樣呢?月壤的表面形態(tài)幾乎完全是由撞擊作用塑造的：大塊的基巖在小天體的撞擊之下被不斷打碎、混合、翻動，最終在月球表面形成了這層細(xì)膩的沙土層。它看起來像一層細(xì)細(xì)的水泥，平均粒徑約為100微米，厚度大約為幾米到十幾米，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。這是1972年在“阿波羅”17號任務(wù)中發(fā)現(xiàn)的橙色月壤的特寫。之所以呈現(xiàn)這種顏色，是由月球早期火山過程產(chǎn)生的微小橙色玻璃珠造成的。
國家航天局副局長、探月工程副總指揮吳艷華介紹，中國是第三個(gè)從月球采樣回來的國家。為了能早一點(diǎn)與公眾見面，有一部分樣品將入藏國家博物館向公眾展示，進(jìn)行科普教育，還將發(fā)布月球樣品和數(shù)據(jù)管理辦法，與有關(guān)國家和世界的科學(xué)家共享。
中國科學(xué)院國家天文臺研究員、探月工程三期副總設(shè)計(jì)師李春來介紹，此前俄羅斯和美國的九個(gè)采樣點(diǎn)都在緯度30度的范圍，嫦娥五號此次的采樣點(diǎn)選擇了43度的風(fēng)暴洋東北角的玄武巖區(qū)域，這是全新的采樣區(qū)域，譚老師地理工作室綜合整理全新的樣品研究對月球表面的風(fēng)化作用、火山作用和區(qū)域地質(zhì)背景、區(qū)域地質(zhì)演化方面將作出很多科研貢獻(xiàn)。通過此次研究希望能夠深化對月球的起源、演化方面的認(rèn)識。
嫦娥五號歷經(jīng)23天的探險(xiǎn)，終于在12月17日凌晨，攜帶著采集到的月球樣品在內(nèi)蒙古四子王旗預(yù)定的著陸區(qū)域安全著陸了。并且在19日進(jìn)行了嫦娥五號月壤的正式交接，共交接了月壤1731克。
這段時(shí)間網(wǎng)絡(luò)上一直有在討論我國是否會將月壤分享給美國，其實(shí)在嫦娥五號著陸的當(dāng)天下午，在我國的新聞發(fā)布會上，便有路透社記者提問，問中國是否會把月球取樣的樣品分享給美國的NASA。那月壤它到底有什么作用，為什么我們要去月球采集，同時(shí)美方也渴望得到我們國家的分享。
其實(shí)通過探測器的觀察可以看到，月壤在月球表面的形態(tài)像是沙土一樣，是因?yàn)樵虑驔]有大氣、沒有水、沒有磁場保護(hù)，是直接暴露在太陽輻射和隕石的撞擊之下的。在隕石的撞擊下，那些礦物被破碎成粉末，這些粉末顆粒便形成了月壤。同時(shí)，這些粉末顆粒銳角因?yàn)槭堑V物破碎而成的，會十分鋒利，而且因?yàn)樘栵L(fēng)注入到粉塵顆粒中，會改變礦物顆粒的電磁特征和光譜特征等，也就更不存在什么有機(jī)養(yǎng)分，當(dāng)然也不能像地球土壤一樣用來種菜了。
探究月球背面的巖石結(jié)構(gòu)及月壤成分，我們可以獲取到更古老的物質(zhì)成分信息，這對于我們了解月球的化學(xué)成分演化過程會有很大的幫助。
長期的太陽風(fēng)會給月壤注入了大量的氦-3，這是一種有可能作為清潔、安全、高效的核聚變?nèi)剂?，?jù)推算發(fā)現(xiàn)，月壤中可能含有高達(dá)百萬噸的氦-3，初步估計(jì)也是在地球含量的百萬倍級以上了?？赡苓@樣并沒有太大的概念，舉個(gè)例子，我國每年的所需用電都會耗費(fèi)大量的資源，其消耗的資源換算成煤的話，高達(dá)近50億噸煤，但是如果用氦-3聚變能的話，只要20噸就足夠我國一年的發(fā)電量了。
除此之外，由于月壤一直受到太陽的輻射，太陽的物質(zhì)也會隨著太陽風(fēng)注入到月壤顆粒。因此，我們可以通過提取月壤顆粒，來分析研究注入的太陽物質(zhì)，并且完整的月壤剖面，記錄了30多億年來太陽輻射的歷史，這對我們研究太陽也有很大的幫助。
至于嫦娥五號帶回來的月球樣品，大部分將會存儲在中國科學(xué)院國家天文臺，另一部分將作為災(zāi)備存儲，存儲在湖南韶山，至于是如何分配的，目前也只是有了初步的計(jì)劃，不過可以肯定的是絕大部分樣品會用于科學(xué)研究，研究月壤的結(jié)構(gòu)、特性、成分、礦物特點(diǎn)和地質(zhì)演化等等。其次會有一部分樣品存入國家博物館，將有可能向公眾展示。
最后，國家也表示會按照《外空條約》來執(zhí)行，與各國志同道合的機(jī)構(gòu)和科學(xué)家共享月球樣品，甚至不排除未來可能會按照國際慣例，將樣品作為國禮贈出。但會不會與美方分享，我國的回答是取決于美國的政策，畢竟早在2011年，美國就通過了所謂的“沃爾夫條款”，限制了美國NASA、科學(xué)委員會等機(jī)構(gòu)與中國航天往來合作。
從1969年到1972年，美國實(shí)施了7次載人登月任務(wù)，前前后后總計(jì)帶回珍貴的月壤和月巖樣品約381.7千克。在中美建交時(shí)期，美國國家安全事務(wù)顧問布熱津斯基訪華時(shí)為了世豪，向中國贈送了1克月壤，就是這僅僅1克的月壤，譚老師地理工作室綜合整理我們還把它分成了兩半，一半收藏于北京天文館，一半用于研究。中國科學(xué)家，也就用了這僅僅半克，要用放大鏡才能看清楚的月壤，寫出了14篇論文。這些論文對月球的土質(zhì)狀況及新物質(zhì)等都展開了非常詳細(xì)的描寫。對中國航天事業(yè)的發(fā)展和整個(gè)世界對月球的認(rèn)識都產(chǎn)生了影響。
月球土壤和地球土壤有什么區(qū)別？
月球的表面不是堅(jiān)硬的巖石，而是覆蓋了一層松散的土壤，科學(xué)家稱之為“月壤”。人類目前擁有的月壤，均來自9次探月任務(wù)。阿波羅登月計(jì)劃的6次任務(wù)，一共從月球正面的6個(gè)不同地點(diǎn)采集并帶回了382公斤的月球樣品，其中約1/3是月壤；蘇聯(lián)的3次月球號任務(wù)，也采回了300克左右的月壤樣品?！ ?/span>
通過對這些樣品的研究，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，除了粒度都很細(xì)小之外，月球與地球上的土壤有很大的差異。
地球上的土壤大家都很熟悉，是一層疏松的物質(zhì)，是由巖石風(fēng)化形成的細(xì)粒礦物質(zhì)，添加了有機(jī)質(zhì)和水，含有微生物等。地球上土壤的形成，除了化學(xué)、物理作用之外，生物的活動是其最重要的特征。此外，我國西北地區(qū)廣泛分布的黃土，是一種比較特殊的土壤，主要由風(fēng)力搬運(yùn)、沉積形成。黃土逐年堆積，因此還記錄了長達(dá)200多萬年的氣候變化歷史?！ ?/span>
由于沒有大氣，月壤被直接暴露在太陽輻射和微隕石的轟擊之下，組成和物理性質(zhì)發(fā)生改變，科學(xué)家們將這個(gè)過程稱為“太空風(fēng)化”，從而與地球上在大氣、水和生物共同作用下的“地表風(fēng)化”相區(qū)別。
“月壤”的誕生具備非常高的研究價(jià)值，也是各國航天學(xué)家研究宇宙環(huán)境的主要途徑。從外表上看來看，“月壤”更像是一種偏粉末狀的巖石，不過其真正的意義，在于其源自月球的屬性。根據(jù)“月壤”的研究數(shù)據(jù)，科學(xué)家們可以分析出月殼巖石圈的化學(xué)成分和分布特征，這對于世界各國月球的研究來說無異于是一次新的突破。
即使對已有研究的結(jié)果論證，也是對月球研究新領(lǐng)域的創(chuàng)新?？梢哉f，不管哪一個(gè)國家率先取回了“月壤”樣本，都是對探月工程的一次重要搶先，這也是當(dāng)前世界各國為何頻繁覬覦中國嫦娥五號帶回“月壤”的原因。
月壤的主要成分有哪些？
月壤中絕大部分物質(zhì)是就地及鄰近地區(qū)物質(zhì)提供的。由于月球幾乎沒有大氣層，月球表面長期受到微隕石的沖擊及太陽風(fēng)粒子的注入，太陽風(fēng)粒子的注入使月壤富含稀有氣體組分。由于太陽風(fēng)離子注入物體暴露表面的深度一般小于0.2μm，因此這些稀有氣體在細(xì)粒月壤中平均含量最高，在深達(dá)數(shù)米的月壤中這些稀有氣體的含量較均勻?！ ?/span>
在月壤的稀有氣體中，還含有氦3。氦3能夠參與核反應(yīng)聚變。月壤中氦3的含量較為穩(wěn)定，月壤中氦3的資源總量可達(dá)100萬——500萬噸。而地球上天然氣可提取的氦3是非常少的，只有15——20噸?！ ?/span>
月球中還有，月海玄武巖中的鈦、鐵等資源，克里普巖與稀土元素、釷、鈾等資源 (克里普巖(KREEP)是高地三大巖石類型之一，因富含K（鉀）、REE（稀土元素）和P（磷）而得名)此外，月球還蘊(yùn)藏有豐富的鉻、鎳、鉀、鈉、鎂、硅、銅等金屬礦產(chǎn)資源。
科學(xué)家在帶回來的月球樣本中發(fā)現(xiàn)了無污染儲量大能源效率高的理想材料氦-3。如果采用氚和氦-3核聚變發(fā)電作為替代能源，全中國每年只需要10多噸的氦-3，全世界也只需要100多噸就能滿足所有的能源需求。那月球上一共有多少氦-3呢？至少能滿足人類1萬年能源需求的量。所以哪個(gè)國家先攻克了，哪個(gè)國家就在世界上擁有了更多話語權(quán)。
嫦娥五號通過用鉆頭鉆一個(gè)約1.8米深的孔，同時(shí)用鏟子收集月球表面的巖石和土壤，大概能帶回來2公斤左右的“土”。這些土帶回來怎么用呢？很明顯不是用來吃的，雙十一過后很多小伙伴表示未來一個(gè)月要吃土了，但是月球的土大概427.5萬USD/g，這個(gè)一般人還真吃不起。
大家都知道，月壤和地幔的一些成分相似，所以月球起源的“大碰撞”理論才會被逐漸證實(shí)，月壤中含有豐富的稀有氣體成分，尤其是He3，這個(gè)是和地球土壤區(qū)別很大的一個(gè)地方，所以可以通過我們的稀有氣體質(zhì)譜noblesse 獲得He、Ne、Ar、Kr、Xe更詳細(xì)的同位素信息。
地球體積和質(zhì)量適中，形成了穩(wěn)定的大氣。大氣和磁場的存在猶如一層護(hù)盾，將宇宙對地球的種種威脅阻擋在外，對內(nèi)則圈住了水、氧氣等關(guān)鍵物質(zhì)，讓它們不會隨意逸散。所以我們可以通過氣體穩(wěn)定同位素Perspective和Horizon2研究生態(tài)學(xué)上的N循環(huán)、O循環(huán)、H循環(huán)、C循環(huán)。
但反過來，大氣也讓地球“與世隔絕”。周圍的宇宙發(fā)生了什么，地球上有時(shí)候并不知道。這時(shí)候，月球就很有用了。它沒有大氣和宇宙隔絕，就赤裸裸地暴露在宇宙空間中，一直在和太空中的種種事物發(fā)生各種各樣的親密互動。同時(shí)，它也不存在地球上復(fù)雜的地質(zhì)活動和內(nèi)部風(fēng)化活動，無論發(fā)生過什么，都會被月球的地形和土壤準(zhǔn)確地記錄下來。通過月球上不起眼的塵土，我們能知道地球周圍發(fā)生了什么?；蛘咄ㄟ^外太空的隕石，來了解宇宙中發(fā)生了或者發(fā)生過什么事情。
理論上說，隨著時(shí)間的推移、撞擊的累積，月壤層會越來越厚。然而，中國團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，年齡跨度長達(dá)32-38億歲的阿波羅12、15、17、11號樣品，對應(yīng)的土壤厚度幾乎沒有變化。阿波羅計(jì)劃的月壤樣本也有問題，那就是月壤的年齡并不均勻，集中在42-32億年前。
而根據(jù)此前的觀測研究，這次嫦娥五號登陸的位置呂姆克山周圍可能存留形成于10-20億年前的月壤。無疑，這會讓我們對月球，乃至這段時(shí)間內(nèi)周圍宇宙發(fā)生了什么事，了解得更加全面和清楚。
Y. Ku* and S. B. Jacobsen曾經(jīng)發(fā)表過一篇文章：Potassium isotope anomalies in meteorites inherited from the protosolar molecular cloud
文章主要闡述了K同位素異常分析，建立了一個(gè)太陽原行星盤中觀測到的同位素異質(zhì)性和MVE損耗。具體文章請大家自行查閱，小編實(shí)在看不懂了……
劃！重！點(diǎn)！這些數(shù)據(jù)是在哈佛大學(xué)的碰撞池多接收等離子體質(zhì)譜儀上面做的。沒錯(cuò)！就是Sapphire！可以通過碰撞反應(yīng)去除Ar40的干擾，從而得到高精度的K、Ca同位素比值。
月壤里面也還有鐵元素、硅元素、硫元素等其他微量元素，如果再想得到高精度同位素比值的數(shù)據(jù)，那么就要祭出大殺器了——Sapphire1700。
這款儀器不僅有雙通道的碰撞反應(yīng)池，還有偏轉(zhuǎn)半徑750 mm的磁鐵，以及偏轉(zhuǎn)半徑943 mm的靜電場，分辨能能夠達(dá)到30000以上還能保證很高的靈敏度。是目前分辨率最高的一款多接收等離子體質(zhì)譜儀了。 全球限量款，目前只有NASA和南京大學(xué)才有?？磥碇忻缿?zhàn)爭已經(jīng)蔓延到實(shí)驗(yàn)室之爭了
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