中央纪委国家监委网站 柴雅欣
今天凌晨4时30分,嫦娥五号探测器搭乘着长征五号遥五运载火箭离开地球,登上探月之旅。它肩负着前所未有的使命:首次在月球表面自动采样,首次从月面起飞,首次实现月球轨道无人交会对接,首次带月壤高速再入返回地球。一句话,就是要先去月球采月壤,然后带着月壤回地球。
我们为什么要登月“挖土”?在嫦娥五号还在努力奔月的时候,我们采访了行星科学专家、中国科学院国家天文台研究员郑永春博士,请他带我们为探月之旅做好“攻略”。
问:嫦娥五号将实现我国首次月球无人采样返回任务。您主要从事月球与行星地质研究,能和我们简单介绍下月壤是什么吗?
郑永春:通过地基天文望远镜对月观测、绕月卫星的遥感探测等手段,我们发现,几乎整个月球表面都覆盖着一层细粉状的风化物质,这就是月壤。月壤不仅是月球上的土壤,还包括卧或埋于粉状风化物中的直径数米的岩石。不过,由于月面长期受小行星和微陨石撞击,这些表面的岩石基本上都被粉碎了,变成了各种各样的粉末。
问:这一次,嫦娥五号不仅要亲访月球,还要带着月球“特产”回来。我们为什么要采集月球样本呢,研究月壤有何意义?
郑永春:首先是为了科学研究。我们认识月球,除了遥感手段外,最重要的就是拿到样品,在实验室开展精细分析。
月壤是了解月壳岩石圈的组成和分布特征,研究月球乃至地月系演化历史的绝佳样本。它存在于月球表层,遭受了微陨石和小行星的撞击,所以含有微陨石和小行星撞击历史的信息;此外,月壤是从月球固体岩石圈到太阳系空间的过渡带,月壤暴露于宇宙射线和太阳风中,包含太阳系空间物质和能量信息,可以为了解太阳活动历史等提供必要的信息。
月壤也是月球资源利用研究的重要载体。月壤中含有丰富的资源,包括可用于可控核聚变的燃料氦-3、钛铁矿、克里普岩等潜在资源,可为月球资源开发利用、月球基地的选址等提供重要科学依据。
需要说明的是,由于地月运输的高昂成本,目前所谓的月球资源还不具备商业开发价值,只有潜在开发价值。不过,如果有一天人类长居月球,那利用月壤在月球上就地生产建筑材料、铺设路面、生产氧气和水等将是十分必要的。
问:美国和前苏联早先登月时采集过月球样本。通过研究月球样本,科学家已有哪些重要发现呢?
郑永春:在人类的探月历史上,少数航天大国曾到月球采样。1969年7月至1972年12月,美国通过阿波罗11号到阿波罗17号载人飞船实施了7次载人登月任务,除了阿波罗13号遭遇失败外,6次任务共带回月壤和月岩样品约381.7千克。苏联月球16号探测器从月球丰富海取回了101克样本,月球20号探测器和月球24号探测器则分别采集到55克与170克样品。
月球样品的研究极大更新了我们对月球的认识。可以说,除了靠遥感数据获得对月球全球性的认识之外,绝大部分与月球有关的发现,都来自月球样品的实验室研究。
由于月球样品十分珍贵,对其开展无损和痕量分析的需求,提升了许多高精尖的实验分析技术。比方说,科学家在月球样品中发现了氦-3,它是核聚变的理想原料。研究发现月壤中含有丰富的太阳风气体氦-3,这是靠遥感手段解决不了的,只能拿回地球上分析。前期嫦娥工程探明,月壤中的氦-3储量达上百万吨,能满足人类约1万年的能源需求。
问:您曾参与研制成功了国内首个模拟月壤。这一次嫦娥五号将带回“真”的月壤,您都有哪些期待呢?
郑永春:我非常期待嫦娥五号能采集约2000克月球土壤和岩石回到地球。这些样品里,有一部分是月球土壤,是我很感兴趣的研究对象;其中也有很多岩石,科学家希望采集到的岩石类型越丰富越好。
还有一个值得期待的,是在月球表面钻探取样获得岩芯。上一次月球钻探取样已经是在上世纪六、七十年代美国“阿波罗”登月计划时期了,深度也尚浅。探测器在钻探过程中会遇到各种问题,甚至会被卡住,如果嫦娥五号(钻探顺利)取得完整的岩芯,那这个岩芯价值巨大。因为岩芯是一层一层堆积起来的,记录着月壤不断翻转、掩埋、堆积的过程,而我们只有通过岩芯样品才能更好地研究月壤的形成过程。
问:人类目前对月球的了解程度如何?
郑永春:除了地球之外,月球是人类了解最多的地外天体,目前已经进行了130多次探月活动,其中包括6次美国“阿波罗”登月,3次前苏联的不载人登月采样,还有很多次遥感探测任务和软着陆任务,所以关于月球的探测成果是非常丰富的。
以前,特别是六、七十年代的时候,限于当时的技术手段,科学家判断月球应该是十分干燥的;90年代以来,通过遥感探测手段,科学家发现月球两极永久阴影区可能会有水冰;如今,借助新技术手段,对六、七十年代的月球样品进行了重新分析,发现月球样品里并非彻底没水,还是有一些来自岩浆的水,尽管含量非常微小,基本上不可用。前几天,美国宇航局称在阳光照射下的月球表面,首次探测到水分子。月球上有水,应该是最新发现之一。
此外,月球对人类的一些新价值也在逐步开发出来。月球是我们人类走向深空的重要一站,未来,我们或许可以利用月球来监测地球,得到关于地球的整体认知。