人類首次月背采樣返回，月壤明明不能種菜，為何嫦娥又要奔月挖土？

2024年6月2日，嫦娥六號在月球背面南極-艾特肯盆地中的預選著陸點著陸，順利完成月壤采樣任務，于2024年6月25日順利返回地球，還將帶回大約2kg的月背樣本，實現(xiàn)世界首次月背采樣返回。

嫦娥六號成功返回 圖片來源：央視新聞頻道

那么問題來了，嫦娥五號不是已經(jīng)登月挖過一輪月壤了嗎？經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)這月壤還沒法種菜……那么干嘛又要再讓嫦娥六號跑一趟呢？其實，這絕不是多此一舉。

圖片截自央視新聞頻道對嫦娥五號的報道

接下來，咱們就簡單聊聊月壤與地球土壤的區(qū)別和研究意義（不只是種菜），以及兩次嫦娥取樣任務得到的月壤會有哪些差異。

月壤和地球土壤的區(qū)別

雖然帶個“壤”字，但若要把“月壤”展開成“月球土壤”來理解的話，就總覺得怪怪的，有點“德不配位”。抓一把地球上的泥土，軟軟的，黏黏的，湊近聞一下，有一股“泥土的清香”。而（如果能）抓一把月壤呢，硌硌的，刺刺的，湊近聞一下，恐怕會當場咳得涕泗橫流。為什么會這樣呢？因為月壤和地球土壤的生產(chǎn)過程大相徑庭。

地球上的巖石在成土的過程中，首先要經(jīng)歷風化作用的洗禮。雖然“風化”只提到了風，但風化可不只是風的刻蝕，還有雨水沖刷、冰川切削、搬運轉(zhuǎn)移、巖縫積水結(jié)冰膨脹造成的崩裂以及化學溶解等。

風化過程中，巖石逐漸被分割打磨成細碎潤澤的顆粒、粉屑，形成黏土礦物，利于水的儲留。雨水在參與風化作用的同時，也把可溶的礦物養(yǎng)分漸漸帶到地下，形成各個深度分層。

而生物既因地球土壤受益，也為土壤作出了貢獻，它們被大地滋養(yǎng)，死后也歸于大地。所以，地球土壤既包含各種礦物質(zhì)、有機物甚至微小生物等等，是一種復雜的混合體。

但是月球既沒有大氣也沒有水（月球上有水，只是在極地的永久陰影區(qū)里面，可能是彗星撞擊帶來的。），生物更是無從談起，所以地球上的這些豐富多變的成土手段，月球統(tǒng)統(tǒng)用不上。

月球上的巖石只能在（微）隕石撞擊和晝夜溫差下逐漸破碎，或者被來自太陽的太陽風、紫外線和X射線超精細加工。微隕石撞擊的力度能使巖屑破碎，而撞擊帶來的高溫又能反過來使碎屑重新燒結(jié)，最終形成的月壤更像是粗糲不堪、有棱有角的礦渣。

你想一想，如果把玻璃砸成渣，不管你怎么砸，其中的顆粒都是非常尖銳的。科學家把這個過程叫做太空風化。由于大氣和磁場的嚴密保護，只有較大的流星體和一小部分紫外線才能抵達地球表面，所以月球上發(fā)生的這些，地球上也很難體會到。

總而言之，地球和月球上的成土過程基本上是互補的，即使只看無機質(zhì)部分，也有明顯的差異：在月壤里還沒有發(fā)現(xiàn)黏土、云母、角閃石這些通過水合作用形成的礦物，但是卻有純純的金屬鐵，而在地球的土壤中，也找不到未被氧化的鈦鐵顆粒。

說了這么多，弄清楚這些又有什么用呢？通過月壤的研究，我們一方面可以獲得月球演化過程中留下的種種痕跡，更確切地了解月球是怎么變成今天這個樣子的。此外，有了月壤樣本，我們就能更好地了解月球上有哪些資源，同時也能為人類建立月球基地提供重要資料。

那么問題來了，嫦娥五號這不都取過一次月壤了嗎？為什么還要來一次呢？

兩次采月壤

可能有哪些不一樣？

2020年底，嫦娥五號已經(jīng)從月球取得1731克月壤樣本，那么這次的嫦娥六號再次取樣，又會刷新哪些認知呢？這里的主要看點有兩個：一個是著陸點的地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，一個是月球正面和背面的空間環(huán)境不同。

從地質(zhì)結(jié)構(gòu)來說，嫦娥五號在呂姆克山附近著陸，呂姆克山是月球正面西北部的一座火山結(jié)構(gòu)，著陸位置是火山活動形成的一片玄武巖漫溢區(qū)，地質(zhì)年代非常年輕（雖然說還年輕，但也已經(jīng)20億歲了。只是相對月球上亙古來的巖石而言是很年輕。）。

這是嫦娥五號著陸位置及月球不同時期巖漿及熱演化示意圖（2022年10月20日繪制）。圖片來源：中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所

而嫦娥六號的著陸地點是南極-艾特肯盆地，這可是整個太陽系中最大、最深、最古老的撞擊盆地，撞擊力度可能穿透月殼直抵月幔。

所以，這兩處取樣地點，一新一老，一是火山熔巖，一是天體撞擊，一個代表內(nèi)部活動，一個代表外部力量，我們就可以期待嫦娥六號返回與五號迥然不同的結(jié)果。

比如說，從嫦娥五號取得的月壤樣本中，通過鈾-鉛同位素測年法，中國科學家確實發(fā)現(xiàn)了20.3億年前才從熔巖中結(jié)晶而成的礦物晶體，一下子將月球冷卻，巖漿活動停止時間延后了8億年左右。

而從嫦娥六號這里，我們卻會努力尋找形成于大約42億-43億年前的古老巖石，盡可能地了解月球形成早期的歷史，特別是地球的這段歷史，在地球上已經(jīng)完全找不到了。在撞擊盆地的月球表面也可能有從月幔翻出來的深處物質(zhì)，如果嫦娥六號能夠幸運采集到的話，也會大大推進人們對月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解。

從空間環(huán)境來說，月球的正面和背面也有點不一樣。雖然從地球上只能看到月球的正面，看不到背面，月球始終以同一面朝著地球。滿月前后，也就是月球正面正對太陽的這段時間，月球會被地球磁層的長尾罩住。

這段時間，月球感受到的太陽風“風力”會銳減，而從地球大氣逃逸的粒子卻有機會到達月球（所謂“地球風”）。而在初一前后，月球走到太陽和地球之間，背面正對太陽，此時的月球則是毫無遮擋地遭受太陽風的轟擊，也不再有地球風的吹拂。

因此，和正面相比，月球背面是個被地球關(guān)懷更少、受太陽折磨更狠的地方。在月背的月壤中應該更難找到水或含水礦物，而氦-3（一種清潔核聚變能源）的儲量則應比正面更豐富。

月球背面具有獨特的環(huán)境，它幾乎沒有受到地球的影響，是天文學家用來觀測宇宙更有利的地方。假如未來在月球建立科考基地的話，能源、水和氧氣這些資源信息都是我們要摸清的，所以通過月壤來了解正面和背面的差異，不光是具有學術(shù)上的意義，更具有實際意義。

審核丨鄭永春 中國空間科學學會空間科學傳播專家工作室副主任 《火星叔叔太空課堂》作者