嫦娥五號發(fā)射圖 圖/國家航天局

不過，正如前段時間中國萬米深潛器成功坐底馬里亞納海溝一樣，很多人看到的只是那個深度世界第一，深潛時長世界第一等榮譽，但是卻不知道它背后的科學(xué)意義一樣，這一次的嫦娥五號也有類似的問題。很多人都為我國的月球探測器能夠采樣返回而興奮，但是卻不知道采回來的月球樣本所代表的真正意義。

一、研究月球演化

月球是怎么形成的?這個問題困擾了我們很久，不少科學(xué)家提出諸如地球俘獲說(地球引力俘獲路過的小行星)、地球分裂說(地球自轉(zhuǎn)過程中甩出一部分成為月球)等等多種說法。但是一直到阿波羅登月后，人們?nèi)〉昧舜罅吭虑驇r石與土壤的樣本，通過對這些樣本的分析，才最終提出一個目前被主流所接受的說法：小行星碰撞說。

地球與“忒伊亞”碰撞想象圖 圖/Wikipedia

這個理論認為，在地球形成后不久，地球被一顆大小與火星相似的小行星“忒伊亞”撞擊，在這次撞擊中，“忒伊亞”整體被撞碎，地球的一部分地幔物質(zhì)也被撞飛，同時“忒伊亞”的金屬核心融入地核中，這些被撞飛的地幔物質(zhì)和“忒伊亞”的地幔物質(zhì)則在宇宙中圍繞地球運動，并最終碰撞融合到一起，于是就形成了月球。

月球形成 圖/BBC視頻

這個理論的提出，就得益于來自月球巖石樣本的數(shù)據(jù)?？茖W(xué)家們在分析了月球樣本后，發(fā)現(xiàn)地球和月球具有完全一致的氧同位素組成，這在地球與其他類地行星上并未出現(xiàn)過，說明地球與月球的物質(zhì)曾經(jīng)發(fā)生過充分的混合;此外，還通過地月巖石樣本的對比后發(fā)現(xiàn)，地球的化學(xué)元素中，硅元素出現(xiàn)了不正常的虧損狀態(tài)，而月球的化學(xué)元素中則缺少鑭系元素Eu，硅是一種造巖元素，很容易富集于地表巖石中，撞擊導(dǎo)致的地表巖石破裂和飛出才能導(dǎo)致硅元素的消失，而只有當月球主要成分源于其他行星的時候，Eu才會出現(xiàn)缺失的現(xiàn)象。

來自月球的巖石樣本 圖/Wikipedia

這種月球起源理論的提出，主要原因就是因為美蘇冷戰(zhàn)期間美蘇兩國都曾經(jīng)多次取回月球樣本，因此讓美國及其歐洲盟友在這些科學(xué)領(lǐng)域上領(lǐng)先于世界。

但是月球的起源還有許多未曾解決的問題，同時月球在形成后的數(shù)十億年間又經(jīng)歷了長期的小行星撞擊與多期次的巖漿活動。不過由于人類在月球的探索依然有限，所以我們對月球本身的演化歷程依然還不甚了解，尤其是對于月球從30億年以來的演化情況不甚清楚。長久以來，我們中國人研究月球的地質(zhì)演化基本上只能通過撞擊坑的疊置關(guān)系以及國外的月球數(shù)據(jù)來進行，但是從中國的登月計劃開始實施以來，我們逐漸有了豐富的月表探測數(shù)據(jù)，在這次嫦娥五號所要登陸的風暴洋呂姆克山，我們也可能采回月球在大約11億年前的巖漿活動中所形成的巖石，這些對于我們研究月球的演化歷史無疑具有很重要的作用——往淺處說，能夠讓我們在月球演化領(lǐng)域領(lǐng)先于西方，往深處說研究月球演化是揭示類地行星起源和演化的關(guān)鍵，也是我們開拓星辰大海的出發(fā)點。

從阿波羅號看呂姆克山 圖/Wikipedia

二、月球開發(fā)

月壤位于月球的最表層，是本次采樣的重點。月壤與地球的土壤截然不同，地表的土壤是地表巖石受到風霜雨雪等的風化作用后破碎成為沙粒，這些沙粒與死亡生物的有機質(zhì)混合所形成的物質(zhì)。但是月壤則主要是由小行星撞擊月面以及在真空中由溫差等因素風化所致。

研究這些月壤，一方面能夠揭示出在月球上發(fā)生過的隕石撞擊事件的細節(jié)，另一方面則能夠為我們揭示在空間中的物質(zhì)經(jīng)歷空間風化(溫度、太陽風、宇宙射線等等的破壞作用)的過程，為將來的星際建筑和設(shè)備抵御空間風化做準備;另外，更為細小的月塵則容易漂浮，在月球條件下，月塵的漂浮會導(dǎo)致宇航員視覺模糊、探測器光學(xué)元件污染、能源與熱控系統(tǒng)衰退、機械磨損和故障等，研究這些物質(zhì)也能夠為將來的月球探測工作和月球基地建設(shè)工作提供防塵的方案。

此外，在阿波羅計劃以及蘇聯(lián)的Luna計劃中都對月表礦物進行了研究，目前在月表不同區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了不少水冰、氦-3、鈦鐵礦、克里普巖(能夠提煉出稀有元素)以及其他大量金屬與非金屬資源。這些資源，尤其是氦-3資源一度引起人們的關(guān)注，因為這是一種極為重要的核聚變原料。許多人就曾經(jīng)暢想，有了月球的氦-3，地球幾百年上千年內(nèi)的能源問題都要解決，不過我要潑冷水了，醒醒吧，地球上商業(yè)核聚變都還差著五十年呢!現(xiàn)在要這些氦-3有何用?

對于月球資源利用的第一步可能并不在于對于月表礦物諸如氦-3的提煉之類，而很可能在于對月表環(huán)境資源的利用(月球環(huán)境的優(yōu)勢在于長晝夜、溫差大、長光照、高真空、強輻射等)、對于水冰區(qū)域的開發(fā)以及對于月壤月塵的使用。

月壤和月塵可能是一種非常好的粉塵物質(zhì)，能夠用于3D打印或者是直接作為建筑材料，如果能夠?qū)λ鼈冞M行深入研究，可能能夠設(shè)計出相應(yīng)的工藝來加快建設(shè)月球基地。

可能要等待月球基地的建立之后，我們才會提出月球采礦的需求來，而在這之前，對于月壤的研究無疑能夠有助于基地的前期建設(shè)工作。

三、追趕

現(xiàn)代科學(xué)都起源于西方，這些現(xiàn)代科學(xué)在西方的應(yīng)用甚至一度給中國帶來屈辱和災(zāi)難。

自從新中國建立起來之后就一直在追趕西方人的腳步，就從探月這件事情來說，中國人研究地外天體的起點其實起源于隕石，通過這些隕石的研究初步培養(yǎng)出了一些專業(yè)的人才，而在這時候美國和蘇聯(lián)已經(jīng)登月了。

1976年吉林隕石雨事件中搜集到的隕石總重約2噸，搜尋隕石，研究隕石，是我們國家地外研究的起點，圖中隕石展出于吉林市博物館 圖/科普中國　1976年吉林隕石雨事件中搜集到的隕石總重約2噸，搜尋隕石，研究隕石，是我們國家地外研究的起點，圖中隕石展出于吉林市博物館 圖/科普中國

到了上個世紀70年代末期，中國人才開始通過跟蹤國外登月成果，翻譯、總結(jié)這些資料后出版了中國自己的相關(guān)教材;70年代末期，美國總統(tǒng)卡特給中國送了1g月樣，其中0.5g放進了博物館，另外0.5g才能夠進行研究使用，在當時，中科院地球化學(xué)研究所、中科院原子能研究所、中科院原子核研究所、中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所、中科院高能物理研究所、冶金工業(yè)部昆明冶金研究所、石油工業(yè)部上海石油化工廠等多個部門就硬生生利用這0.5g月樣進行了10余項項目的研究，并發(fā)表了數(shù)十篇論文。

在幾十年間，我們都在默默進行月球探測的的科學(xué)準備，盡管那時候看上去西方人的一騎絕塵，仿佛永遠無法超越。一直到2004年，國家才批準立項進行月球探測，此后從嫦娥一號到現(xiàn)在的嫦娥五號，我們的腳步緩慢而堅定，一直到現(xiàn)在嫦娥五號即將登陸月球的時候，我們回過頭來才發(fā)現(xiàn)，哦，我們已經(jīng)差不多跟西方處于同一水平線了!